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第14章静电场中的导体和电介质第14章静电场中的导体和电介质第1页，共29页，星期日，2025年，2月5日本章主要讲解四个方面的问题：1）静电场中的金属导体导体的静电平衡条件?静电平衡时导体上的电荷分布?静电屏蔽2）电容电容器3）静电场中的电介质电介质的极化?电介质中的高斯定理4）电场的能量第2页，共29页，星期日，2025年，2月5日静电场中的金属导体1、导体的静电平衡条件第3页，共29页，星期日，2025年，2月5日感应电荷附加电场E’静电平衡状态（自由电子宏观定向运动停止）第4页，共29页，星期日，2025年，2月5日处于静电平衡状态的导体有如下性质：①导体内部的场强处处为零(否则电子的定向运动不会停止)；导体表面外侧场强处处垂直导体表面(否则电子将会在场强沿表面分量作用下，作定向运动)。②整个导体是个等势体，导体表面是个等势面，且表面电势=体内电势。第5页，共29页，星期日，2025年，2月5日2、静电平衡时导体上的电荷分布（1）电荷分布在导体的外表面上；（2）静电平衡下的孤立导体，其表面某处面电荷密度σ与该表面曲率有关，曲率越大的地方，电荷密度σ也越大；第6页，共29页，星期日，2025年，2月5日（3）导体表面上各点的电荷面密度与表面附近场强大小成正比，E=?/?0应用尖端放电电晕放电避雷针等带电的尖端电场强，使附近的空气电离，因而产生放电。n?S?E=0E即第7页，共29页，星期日，2025年，2月5日3、静电屏蔽当空腔导体接地时，空腔内各点相对地的电势不再变化，腔内电场也不再影响腔外电场，这种现象称为静电屏蔽。第8页，共29页，星期日，2025年，2月5日【例题】两块大导体平板，面积为S，分别带电q1和q2，两极板间距远小于平板的线度。求平板各表面的电荷密度。q1q2BA第9页，共29页，星期日，2025年，2月5日?2?3?4?1q1q2BA解：设四板面密度如图所示，由电荷守恒由静电平衡条件，导体板内E=0。如q1=-q2,结果如何？第10页，共29页，星期日，2025年，2月5日【例题】半径为R的金属球与地相连，在与球心相距2R处有一点电荷q，求球上的感应电荷q’有多大？第11页，共29页，星期日，2025年，2月5日第12页，共29页，星期日，2025年，2月5日本章主要讲解四个方面的问题：1）静电场中的金属导体导体的静电平衡条件?静电平衡时导体上的电荷分布?静电屏蔽2）电容电容器3）静电场中的电介质电介质的极化?电介质中的高斯定理4）电场的能量第13页，共29页，星期日，2025年，2月5日电容电容器被电介质分隔开的两个相距较近的导体所组成的系统，称为电容器。它可以用来储存电荷和电能。第14页，共29页，星期日，2025年，2月5日定义：电容器的电容单位（SI）：第15页，共29页，星期日，2025年，2月5日孤立导体球电容器地球电容：C=4?3.14?8.85?10-12?6.37?106=7.08?10-4F=708μF对于一个半径为R的孤立导体球第16页，共29页，星期日，2025年，2月5日平行板电容器显然，电容C取决于电容器两板的形状、大小、相对位置及中间电介质的种类和分布情况。第17页，共29页，星期日，2025年，2月5日同心球形电容器第18页，共29页，星期日，2025年，2月5日电容器的串联和并联串联电路总电容量减少，电容组耐压值增大。串联第19页，共29页，星期日，2025年，2月5日并联并联电路总电容量增大，电容组耐压值不变。第20页，共29页，星期日，2025年，2月5日【例题】C1、C2两个电容器，分别标明为30?F、500V和20?F、400V，把它们串联起来后，等值电容多大？如果两端加上700V的电压，是否会击穿？第21页，共29页，星期日，2025年，2月5日第14章静电场中的导体和电介质