第 12 章 静电场中的导体和电介质
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第 12 章 静电场中的导体和电介质. 本章教学内容. §12-1 静电场中的导体 §12-2 电容器的电容 §12-3 静电场中的电介质 §12-4 静电场的能量. +. +. +. +. +. +. +. +. +. 感应电荷. §12-1 静电场中的导体. 一 导体的静电平衡. 1. 静电感应现象. 导体. (1) 导体内部任一点的电场强度为零,即. 2 导体静电平衡条件. 导体静电平衡状态: 导体内没有电荷作定向运动. (2) 导体表面处电场强度方向与导体表面垂直. ( 3 ) 导体是一等势体. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
第第 1212 章 静电场中的导体和章 静电场中的导体和电介质电介质
本章教学内容
§12-1 静电场中的导体§12-2 电容器的电容
§12-3 静电场中的电介质
§12-4 静电场的能量
+ +++++ +++
一 导体的静电平衡
感应电荷
§12-1 静电场中的导体
1. 静电感应现象
导体静电平衡状态:导体内没有电荷作定向运动
(2) 导体表面处电场强度方向与导体表面垂直( 3)导体是一等势体
(1) 导体内部任一点的电场强度为零,即00( )E E E E
内 内其中
0E
0E
0内E
0EE
导体
2 导体静电平衡条件
( 3)孤立导体的面电荷分布与表面曲率成正比
( 2)导体表面外侧的电场强度
0nE e
为该处表面的电荷面密度
二 静电平衡时导体上电荷的分布
( 1)电荷分布在导体的表面
( 1)
( 2)0
dS
SE S E S
结论 导体内部无电荷0
d 0S
qE S
0E
S
0
E
方向垂直于该表面
是与该点相对应处的电荷面密度
++++
+++
+
+
注意 导体表面电荷分布与导体形状以及周围环境有关 .
3 导体表面电荷分布
, ;E E
0E
三 空腔导体
空腔内无电荷
d 0 0iS
E S q
,
电荷分布在表面上 , 内表面上有电荷吗?
S
d 0AB ABU E l
若内表面带电
所以内表面不带电
S ++ --A B
结论 电荷分布在外表面上(内表面无电荷)
+ +
++
++
+
+
+
+矛盾
d 0iSE S q
,
导体是等势体
d 0AB ABU E l
q
空腔内有电荷
q2S
1
d 0 0iSE S q
,
q q内
Q q
1S
电荷分布在表面上内表面上有电荷吗?
2
d 0 0iSE S q
,
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)
q
0E
三 空腔导体 空腔内有电荷空腔导体屏蔽外电场:空腔导体
内部物体不受外电场的影响
接地的导体空腔使外部空间不受腔内电场的影响
例 12 - 1 半径为 的导体球 均匀带电 ,另外一同心导体球壳均匀带电 ,其半径分别为 和 求电场强度和电势的分布
1R
2R 3RqQ
3R
2R
1R
1 2 3 4
解:导体上电荷分布是 : 球壳内表面带电 ,外表面带电 。
qQq
根据静电平衡条件和静电场的基本规律得电场分布
)(4
)(0
)(4
)0(0
34240
4
3323
22220
2
111
Rrr
QqE
RrRE
RrRr
qE
RrE
3R
2R
1R
1 2 3 4
球体的电势
302010
240
220
43
21
444
44 3
2
1
3
3
2
2
1
1
1
11
R
R
q
R
q
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Qqdr
r
q
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R
R
R
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r
R
R
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R
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3R
2R
1R
1 2 3 4