c靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體.ppt

1、1,導(dǎo)體的靜電平衡條件 靜電平衡下導(dǎo)體的性質(zhì) 靜電屏蔽,內(nèi)容,2,1.靜電平衡的條件,3.1 導(dǎo)體的靜電平衡(Electrostatic Equilibrium of Conductors),導(dǎo)體內(nèi)部和表面都沒有電荷定向移動(dòng)的狀態(tài),3,2.靜電平衡下導(dǎo)體的性質(zhì),實(shí)心導(dǎo)體,Q僅分布于表面,理由：,在導(dǎo)體內(nèi)任取一體積元,則有,體積元大小和位置任意,導(dǎo)體內(nèi)處處沒有凈電荷,4,表面E表(表面附近的場(chǎng)強(qiáng)值),孤立導(dǎo)體表面分布規(guī)律：,曲率小處曲率大處,5,避雷針：,尖端放電,e.g.,整個(gè)導(dǎo)體是等勢(shì)體,6,空腔導(dǎo)體(腔內(nèi)無q),腔表無q,理由：,若腔表有+q、-q，則從+q至-q有電場(chǎng)線,違背靜電場(chǎng)環(huán)路定

2、理,7,腔內(nèi)無電場(chǎng),理由：假如有電場(chǎng)必有電場(chǎng)線起止處必有q 與“無q”矛盾,整個(gè)導(dǎo)體包括空腔在內(nèi),是一個(gè)等勢(shì)體,空腔導(dǎo)體(腔內(nèi)有q),腔表有-q,腔內(nèi)有電場(chǎng),導(dǎo)體的實(shí)體部分，仍是等勢(shì)體,8,例3-1,如圖,面積各為S的兩導(dǎo)體大平板A、B,分別帶電荷QA、QB.求各板面上的面電荷密度1、2、3、4.,解：,各板面可視為無限大均勻帶電平面.,由電荷守恒及靜電平衡條件, 有,9,1+2=QA/S (QA=const.),(外側(cè)等量同號(hào)),(內(nèi)側(cè)等量異號(hào)),3+4=QB/S (QB=const.),1-2-3-4=0 (EA=0),1+2+3-4=0 (EB=0),(可推廣到多塊導(dǎo)體板情形),10,討

3、論,若B板接地,則VB=0, 4=0,(否則有電場(chǎng)線外延, VB0), 1=0，2=QA/S， 3= QA/S,11,導(dǎo)體接地(不管其哪一部分接地), 其遠(yuǎn)離另一帶電體的一端不帶電,Note:,12,例3-2,如圖,金屬球帶電荷q,金屬球殼帶電荷Q. 求此系統(tǒng)的電荷分布.,解：,設(shè)從內(nèi)到外三個(gè)球面上電荷各為q1,q2,q3,則 q1=q,q2= -q (高斯定律),q3=Q+q (電荷守恒),13,討論,若球殼接地,則V殼=0,q3=0 (否則有電場(chǎng)線外延, V殼0),q1=q, q2= q,若內(nèi)球接地,則V球=0,q10 (否則q2=0, q3=Q, V球0),思考,這與“遠(yuǎn)端不帶電”是否矛

4、盾?,14,若內(nèi)球接觸球殼后再返回原處,則 q1=0 (接觸一體電荷分布于外表面),q2=0, q3=Q+q,15,例3-3,將一負(fù)電荷移到一不帶電的導(dǎo)體附近,則導(dǎo)體內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng),導(dǎo)體的電勢(shì).(填增大、不變、減小),解：,不變. (場(chǎng)強(qiáng)保持為零),減小.,16,若導(dǎo)體是球形的,半徑為R,點(diǎn)電荷q 與球心相距r,則V導(dǎo)=?,接上,若將球形導(dǎo)體接地, 則Q導(dǎo)=?,討論,17,3.2 靜電屏蔽(Electrostatic Shielding),導(dǎo)體殼不論接地與否，其內(nèi)部電場(chǎng)不受殼外電荷的影響；接地導(dǎo)體殼的外部電場(chǎng)不受殼內(nèi)電荷的影響。,靜電屏蔽,物理本質(zhì)：殼外及導(dǎo)體外表面的電荷，在腔內(nèi)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為零；殼內(nèi)

5、及導(dǎo)體內(nèi)表面的電荷，在腔外產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為零,18,應(yīng)用：,金屬外殼、屏蔽線等,思考,q偏離球心,球殼外表面電荷分布是否均勻?,19,Chap.3 SUMMARY,導(dǎo)體靜電平衡條件,靜電平衡下導(dǎo)體的性質(zhì),實(shí)心導(dǎo)體,20,空腔導(dǎo)體(腔內(nèi)無q),空腔導(dǎo)體(腔內(nèi)有q),21,導(dǎo)體接地(V=0),其遠(yuǎn)離另一帶電體的一端不帶電,接地前：,e.g.,接地后：,平行板,22,任意形狀導(dǎo)體,若是內(nèi)球接地,則內(nèi)球電荷通常不為零.,導(dǎo)體球殼,23,靜電屏蔽及其物理本質(zhì),24,把原不帶電的金屬板B, 移近帶正電荷Q的金屬板A. 兩板面積都是S, 板間距為d, 則兩板間電勢(shì)差UAB=.,解：,則,2=-3,設(shè)四個(gè)大面的面電荷密度分別為1、2、3、4，如圖.,=(Q-0)/2S,=Q/2S,Chap.3 EXERCISES,25,板間：, UAB=VA-VB,方向：AB,E=2/0,=Ed,=Qd/20S,=Q/20S,思考,若將B板接地，結(jié)果？,若將A板改為無限大均勻帶電()平面，結(jié)果？,26,解：,如圖,小物體A帶有一定量的負(fù)電荷,本不帶電的導(dǎo)體B放在A的右側(cè)A、B和無窮遠(yuǎn)的電勢(shì)分別記為 VA、VB和V , 則三者間