2021-2022学年高二物理竞赛课件：有导体存在时静电场的分布和计算.pptx

有导体存在时静电场的分布和计算 有导体存在时静电场的分布和计算有导体存在时静电场的分布和计算电荷守恒定律电荷守恒定律静电平衡条件静电平衡条件电荷分布电荷分布无限大均匀带电平面的场强无限大均匀带电平面的场强无无限限大大带带电电平平面面场场强强叠叠加加例例1 1 两块平行的导体板，面积为两块平行的导体板，面积为S，其线度比两板间距其线度比两板间距离大得多，已知离大得多，已知A板带电量为板带电量为Q，B板原来不带电。板原来不带电。求：求：(1)A、B上的电荷分布及空间的电场分布上的电荷分布及空间的电场分布(2)将将B B板接地，最后情况又如何？板接地，最后情况又如何？解解 （1）根据根据电荷守恒定律电荷守恒定律，有，有假定假定静电平衡后，静电平衡后，A、B板均带正电（规定向右为正方向）板均带正电（规定向右为正方向）联立方程得联立方程得:电荷分布电荷分布板左侧板左侧AB之间之间板右侧板右侧+场强分布场强分布 (2)将将B板接地，求电荷及场强分布板接地，求电荷及场强分布?由电荷守恒定律由电荷守恒定律接地时接地时电荷分布电荷分布a点点b点点由静电平衡条件由静电平衡条件+场强分布场强分布AB之间之间两板之外两板之外 例例2 有一外半径有一外半径R1=10 cm，内半径，内半径R2=7 cm 的金的金属球壳，在球壳中放一半径属球壳，在球壳中放一半径R3=5 cm的同心金属球，的同心金属球，若使球壳和球均带有若使球壳和球均带有q=10-8 C的正电荷，的正电荷，问问空间电空间电场强度如何分布？球心电势为多少？场强度如何分布？球心电势为多少？作球形高斯面作球形高斯面解解 作球形高斯面作球形高斯面由静电感应知，球体上的电荷分布如图（球由静电感应知，球体上的电荷分布如图（球壳内表面带壳内表面带 ，外表面带，外表面带 ）作球形高斯面作球形高斯面作球形高斯面作球形高斯面R1=10 cm，R2=7 cm，R3=5 cm，q=10-8 C球心电势为球心电势为静电场中的导体静电场中的导体1.1.导体的静电平衡条件导体的静电平衡条件概念：导体，静电感应现象，静电平衡状态，附加电场概念：导体，静电感应现象，静电平衡状态，附加电场平衡条件：平衡条件：2.2.静电平衡下带电导体上的电荷分布静电平衡下带电导体上的电荷分布实心导体：电荷分布在外表面，内部各处无净电荷存在。实心导体：电荷分布在外表面，内部各处无净电荷存在。空腔导体：空腔内无电荷、空腔内有电荷空腔导体：空腔内无电荷、空腔内有电荷3.3.静电屏敝静电屏敝外屏敝：空腔导体屏敝外电场外屏敝：空腔导体屏敝外电场内屏敝：接地的空腔导体，屏敝内电场。内屏敝：接地的空腔导体，屏敝内电场。4.4.有导体存在时场强的计算有导体存在时场强的计算总总 结结讨论讨论 1）直线无限长）直线无限长2）若）若 P 远离直线远离直线 这是点电荷场强公式，可见点电荷概念只有这是点电荷场强公式，可见点电荷概念只有相对意义相对意义.P0 xyE例例 已知已知 A、B、C 三点距点电荷三点距点电荷 的距离分别的距离分别为为 L、2L、3L，若选若选 B 点电势为零，求点电势为零，求 A、C 点电势点电势.解解*ABCLLL例例 如图所示的电场，点电荷如图所示的电场，点电荷 从从 D 点沿弧形路点沿弧形路径径 DCO 到达到达 0 点，求电场力所做的功点，求电场力所做的功.解解A0 BCD+R例例 求无限长均匀带电圆柱面的电场强度求无限长均匀带电圆柱面的电场强度（轴对称轴对称）S已知：已知：线电荷密度线电荷密度对称性分析：对称性分析：垂直柱面垂直柱面选取闭合的柱型高斯面选取闭合的柱型高斯面+当当 时，取高斯面如图时，取高斯面如图+S+