第6章静电场中导体电容静电能.pptVIP

第6章 静电场 复 习 1、等势面（电势图示法） 直角坐标系中 2、场强与电势关系 积分关系 微分关系 1.1 导体 绝缘体 半导体 1)导体(conductor) 导电能力极强的物体(存在大量可自由移动的电荷) 2)绝缘体（电介质, dielectric） 导电能力极弱或不能导电的物体 3)半导体(semiconductor) 导电能力介于上述两者之间的物体 七、静电场中的导体 电容 1.导体的静电平衡(electrostatic equilibrium ) 1.2 导体的静电平衡条件 静电感应现象 静电平衡 + + + + + + + + + 感应电荷 静电感应现象：在外电场作用下，引起导体中电荷重新分布而呈现出的带电现象。 + + + + + + + + + + + + 静电平衡： 导体中电荷的宏观定向运动终止，电荷分布不随时间改变。 + + + + + + + + 导体内电场强度 外电场强度 感应电荷电场强度 静电平衡时： 推 论 + + + + + + 1.3静电平衡条件(充要条件)： ① 导体内部场强处处为零 ② 导体表面邻近处的场强 必定和导体表面垂直。 ①导体是等势体。 ②导体表面是等势面。 ～导体是等势体。 ～导体表面是等势面。 1.4 静电平衡时导体上电荷的分布 + + + + + + + + + + 结论 导体内部无电荷 净电荷只分布于外表面。 （1）实心导体 1.4.1导体内无净电荷(? = 0)，电荷只分布于导体表面。 高斯面 S（宏观小，微观大） + + + + + + + + + + （2）空腔导体，腔内无电荷～第一类空腔导体 同上，导体内 紧贴内表面作高斯面 电荷分布在表面上 内表面上有电荷吗？ 结论 电荷分布在外表面上（内表面无电荷） 若内表面带电 所以内表面不带电 矛盾 导体是等势体 若 则必然有 处，电力线由 ，沿电力线方向电势降低，导体内表面有电势差。 电荷分布在表面上 内表面上有电荷吗？ 结论 当空腔内有电荷 时,内表面因静电感应出现等值异号的电荷 ，外表面有感应电荷 （电荷守恒） （3）空腔导体，腔内有电荷～第二类空腔导体 紧贴内表面作高斯面 导体内作高斯面 + + + + + + + + + + + 为表面电荷面密度 作钱币形高斯面 S 1.5 导体表面电场强度与电荷面密度的关系 表面电场强度的大小与该表面电荷面密度成正比 + + + + + + + + + 注意 导体表面电荷分布与导体形状以及周围环境有关. 1.6 导体表面电荷分布 结论： 孤立的带电导体，外表面各处的 电荷面密度与该处曲率半径成反比 R r Q q 1）导体表面凸出而尖锐的地方（曲率较大） 电荷面密度较大 2）导体表面平坦的地方（曲率较小） 电荷面密度较小 3）导体表面凹进去的地方（曲率为负） 电荷面密度更小 带电导体尖端附近电场最强 带电导体尖端附近的电场特别大，可使尖端附近的空气发生电离而成为导体产生放电现象，即尖端放电 . 尖端放电会损耗电能, 还会干扰精密测量和对通讯产生危害 . 然而尖端放电也有很广泛的应用 . 尖端放电现象 尖端放电现象的利与弊 电风实验 + + + + + + + + + + 避雷针 尖端放电现象的利用 1.7 静电屏蔽 1）屏蔽外电场 外电场 空腔导体可以屏蔽外电场, 使空腔内物体不受外电场影响.这时,整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等. 空腔导体屏蔽外电场 接地空腔导体 将使外部空间不受 空腔内的电场影响. 接地导体电势为零 2）屏蔽腔内电场 + + + + + + + + 原 则 1.静电平衡的条件 2.基本性质方程 3.电荷守恒定律 有导体存在时静电场的计算 2.1 孤立导体的电容 例如 孤立的导体球的电容 地球 单位 2、电容、电容器（Capacitance 、Capacitor) 2.2 电容器 电容器电容 电容的大小仅与导体的形状、相对位置、其间的电介质有关. 与所带电荷量无关. 2.3 电容器电容的计算 1）设两极板分别带电 ； 2）求 ； 3）求 ；4）求 . 步骤 2.3.1 平板电容器 + + + +++ - - - - - - （2）两带电平板间的电场强度 （1）设两导体板分别带电 （3）两带电平板间的电势差 （4）平板电容器电容 例1 平行平板电容器的极板是边长为 的正方 形，两板之间的