第14章：静电场中的导体

nullnull第14章 静电场中的导体null14.1 导体的静电平衡条件 金属导体有自由电子，作无规则的热运动。 导体中的自由电子在电场力的作用下作宏观定向运动，引起导体中电荷重新分布而呈现出带电的现象，叫作静电感应。静电感应null静电场中的导体▲ 把一个不带电的导体放在均匀的外电场中；▲ 静电感应：导体的两端带上正、负电荷；▲ 静电平衡后，空间的场强与电势分布。▲ 静电平衡：导体内部的总的场强为零； null 开始， E’< E0 ，导体内部场强不为零，自由电子继续运动，E’ 增大。到E’= E0 即导体内部的场强为零，此时导体内没有电荷作定向运动，导体处于静电平衡状态。null对于导体内部的任何两点A和B对于导体面上的两点A和B静电平衡条件电场：导体内部任一点的电场强度为零；导体表面处 的电场强度，与导体的表面垂直。电势：导体是个等势体；导体表面是等势面。等势体null 在静电平衡时，导体内部的电场强度为零，所以通过导体内部任一高斯面的电场强度通量必为零。 结论：在静电平衡时，导体所带的电荷只能分布在导体的表面上，导体内部没有净电荷。内=0E=014.2 静电平衡时导体上的电荷分布实心导体null2)：空腔内无电荷1)：空腔内有电荷+q  0  0 =-q内表面有感应电荷-q， 外表面有感应电荷+q.内表面没有电荷，电荷只分布在空腔外表面。= 0= 0空腔导体null 导体表面电荷密度与表面曲率半径有关。对于孤立的带电体，导体表面的电荷分布规律为：电荷在导体表面的分布尖锐处，曲率大处(曲率半径小)，面电荷密度大。平缓处，曲率小处(曲率半径大)，面电荷密度小。null 导体表面之外邻近表面处的场强，与该处电荷面密度成正比，方向与导体表面垂直。导体表面附近的电场null尖端放电：带电体尖端附近的场强较大，大到一定的程度，可以使空气电离，产生尖端放电现象。尖端放电null第一类空腔(空腔导体内部无电荷) 空腔内表面不带任何电荷； 空腔内部及导体内部电场强度处处为零。 可以利用空腔导体来屏蔽外电场，使空腔内的物体不受外电场的影响。14.4 静电屏蔽null第二类空腔(空腔导体内部有电荷)内部面将感应异号电荷，外表面将感应同号电荷。 若把空腔外表面接地，则空腔外表面的电荷将中和，空腔外面的电场消失。 空腔内的带电体对空腔外就不会产生任何影响。null 例2：一金属球半径R1，带电量为q1，放在一金属球壳内，金属球壳的内外半径分别为R2、R3，球壳带电为q2 。求系统的电荷、电场分布以及球与球壳间的电势差；用导线把内球与球壳相连，情况如何？ 例1：两块平行放置的面积为S的金属板，各带电量Q1、Q2, 板距与板的线度相比很小。求：1）静电平衡时, 金属板电荷的分布和周围电场的分布。2）若把第二块金属板接地，以上结果如何？14.3 有导体存在时静电场的分析与计算