温州大学物理第6章 5.pptVIP

* 分节： §6.1 电场强度 §6.2 高斯定理 §6.3 电势 §6.4 静电场中的导体与电介质 第6章 静电场 静电场力做功 (环路定理) 电势、电势差 电势能 上节回顾： §6.3 电势 1.静电场力所作的功 (与路径无关) 静电场力是保守力 静电场是保守场 静电场的环路定理： (1)点电荷: (2)点电荷系: 电场强度的环流为零 在电场中某点A的电势能： 电势能零点 2.电势能 把 从A 点移到电势能为零处静电场力所作的功 3.电势、电势差 点电荷 点电荷系 对连续分布的带电体 电势 4.电势的计算： 方法 （2） 叠加法 已知电荷分布 （1） 定义法 已知场强分布 均匀带电圆环半径为R，电量为q。 解 例1 圆环轴线上与环心距离为x的P点的电势 求 R P O x r 选取电荷元 方法二 定义法 由定义： 方法一 叠加法 由高斯定理求出场强分布 定义法： 求均匀带电球壳的电势分布，已知半径R，带电量q。 整个球是一个等势体，电势均等于带电球面上的电势。 相当于电荷集中在球心的点电荷产生的电势 例2 解： + + + + + + + + + + + + 求等量异号的同心均匀带电球壳的电势差. (1)定义法 由高斯定理得： 由电势差定义: 解: 例3 已知 求 （沿径向取积分路径） 与电势零点的选取无关 (2)叠加法 由均匀带电球面的电势分布: 若带电粒子 从内球面A处由静止释放，则粒子到达外球面B时的动能。 习题：P189 6-19 如图已知: ② 将单位负电荷由 电场力所作的功: ① 单位正电荷沿 移至c，电场力所做的功: 解 求 例4 分节： §6.1 电场强度 §6.2 高斯定理 §6.3 电势 §6.4 静电场中的导体与电介质 第6章 静电场 由高斯定理求出场强分布 定义法：电势零点取在平面上 求无限大带电平面的电势分布 例5 解： 导体的 静电平衡 静电平衡下 导体的电荷分布 静电平衡下 导体的电场强度 学习思路 §6.4 静电场中的导体 一. 导体的静电平衡 静电场中的导体 无外场时自由电子无规则运动 特征：体内存在大量的自由粒子 在外场 中自由电子宏观定向运动 导体内电荷重新分布，出现附加电场 直至静电平衡 感应电荷 静电平衡—— 导体内部及表面均无电荷作定向运动 特征—— 导体放入前为均匀场 导体放入后为非匀均匀场 静电平衡条件： 导体内部任意点的场强为零 导体表面附近的场强处处与表面垂直 电场： 或: 导体是等势体 导体表面是等势面. 证明： 整个导体电势处处相等 导体内： 导体表面： 等势体 等势面 静电平衡条件： 电势： 二.静电平衡下带电导体上的电荷分布 1）实心导体： 围绕一点做高斯面 S 净电荷只分布于外表面. 导体内无净电荷（ ），电荷只分布于导体表面. 静电平衡条件 实验：一种极酷的发型！ 净电荷只分布于外表面. 2）空腔导体（有内、外表面），腔内无电荷 紧贴内表面作高斯面S 同上，作高斯面 ，可证明导体内 若 则必然有 处， 电场线由 沿电场线方向电势降低，导体内表面有电势差，与静电平衡条件：导体表面为等势面矛盾. 所以 ，净电荷只能分布于外表面. 电荷只分布于导体的外表面. 净分布于外表面 电场线不能进入腔内，即：静电屏蔽. - - - - - - + + + + + 高压带电作业 3）空腔导体，腔内有电荷 空腔外表面电荷由电荷守恒决定. 空腔内表面电荷与腔内电荷等值异号. 思考： (a) 空腔导体原不带电，腔内电荷q，腔内、外表面电量？ (b) 空腔导体原带电Q，腔内电荷q，腔内、外表面电量？ 紧贴内表面作高斯面S q + S －q － － － － － (a)空腔导体原不带电，腔内电荷q ，腔内、外表面电量？ (b)空腔导体原带电Q, 腔内电荷q ，腔内、外表面电量？ - - - - - - - - - - - - - - 三. 带电导体表面附近的场强 当静电平衡时，导体 ，净电荷只能分布于表面. 过表面紧邻处P作平行于表面的面元 ,以 为底，过P的法向为轴，作如图高斯面S。 思考： 结论： 导体表面外附近空间场强的大小与该处导体电荷的面密度成正比 + + + + + + + + + 孤立 导体 由实验可得以下定性的结论： 曲率半径小，表面凸出而尖部分，电荷面密度较大 曲率半径大，表面比较平坦部分，电荷面密度较小， 曲率半径负，表面凹进去的部分，电荷面密度最小。 A B C 尖端放电现象及其应用—电风 四. 导体表面电荷面密度 与表面曲率有关. 五. 静电屏