2021-2022学年高二物理竞赛课件：静电场中的导体.pptx

静电场中的导体静电场中的导体导体导体 绝缘体绝缘体 半导体半导体 1)1)导体导体(Conductor)导电能力极强的物体导电能力极强的物体(存在大量可自由移动的电荷存在大量可自由移动的电荷)2)2)绝缘体绝缘体（电介质电介质,Dielectric）导电能力极弱或不能导电的物体导电能力极弱或不能导电的物体 3)3)半导体半导体(Semiconductor)导电能力介于上述两者之间的物体导电能力介于上述两者之间的物体 物质按导电性能分类物质按导电性能分类2/19导体导体静电平衡条件：静电平衡条件：导体内任一点的电导体内任一点的电场强度都等于零场强度都等于零 导体的内部和表面都没有导体的内部和表面都没有电荷作任何宏观定向运动的电荷作任何宏观定向运动的状态状态.导体的导体的静电平衡状态：静电平衡状态：静电感应静电感应 导体的静电平衡导体的静电平衡静电平衡静电平衡3/19推论推论 (静电平衡状态静电平衡状态)证：证：在导体上任取两点在导体上任取两点 A,B电势差电势差导体静电平衡条件：导体静电平衡条件：2 2、导体表面任一点导体表面任一点 场强方向垂直于表面场强方向垂直于表面1 1、导体为导体为等势体等势体，导体表面为，导体表面为等势面等势面4/19 导体上电荷的分布导体上电荷的分布1 1、当带电导体处于静电平衡状态时当带电导体处于静电平衡状态时,导体内部处处没有导体内部处处没有净电荷净电荷存在存在,净电荷净电荷只能分布于导体的表面上只能分布于导体的表面上证明：证明：在导体内任取体积元在导体内任取体积元:由高斯定理由高斯定理:净电荷净电荷只能分布于导体的表面！只能分布于导体的表面！dV5/192 2、导体表面附近的导体表面附近的场强方向与表面垂直场强方向与表面垂直，大小与该处电荷的大小与该处电荷的面密度面密度成正比成正比导体导体导体表面导体表面6/193 3、孤立的带电导体，外表面各处的孤立的带电导体，外表面各处的 电荷面密度电荷面密度与该处曲率与该处曲率有关有关。1 1）导体表面凸出而尖锐的地方（导体表面凸出而尖锐的地方（曲率较大曲率较大）电荷面密度较大电荷面密度较大2 2）导体表面平坦的地方（导体表面平坦的地方（曲率较小曲率较小）电荷面密度较小电荷面密度较小3 3）导体表面凹进去的地方（导体表面凹进去的地方（曲率为负曲率为负）电荷面密度更小电荷面密度更小7/19球形电力设备球形电力设备 尖端放电尖端放电孤立带电导体孤立带电导体ABC避雷针避雷针8/19(违反环路定理违反环路定理)在静电平衡状态下在静电平衡状态下,导体空腔内各点的场强等于零导体空腔内各点的场强等于零,空腔的空腔的内表面上处处没有净电荷分布。内表面上处处没有净电荷分布。空腔导体空腔导体 (带电荷带电荷Q)1 1、腔内无电荷腔内无电荷，导体的，导体的净电荷只能分布在外表面净电荷只能分布在外表面。空空 腔腔+-9/192、腔内腔内有电荷有电荷q 由高斯定理：由高斯定理：q-q 空腔导体空腔导体 (带电荷带电荷Q)导体的内表面有电荷导体的内表面有电荷-q10/19AAB 导体静电平衡的应用导体静电平衡的应用 静电屏蔽静电屏蔽在静电平衡状态在静电平衡状态1 1、空腔导体空腔导体,外面的带电体外面的带电体不会影不会影响响空腔内部的电场空腔内部的电场分布分布;2 2、一个接地的空腔导体一个接地的空腔导体,空空腔内的带电体腔内的带电体对对空腔外的空腔外的物体物体不产生影响不产生影响.CB，11/19 为了使带电体不影响周围空间，可用导体壳将它罩起来为了使带电体不影响周围空间，可用导体壳将它罩起来电器电器 为除去导体壳外表面上因感应而为除去导体壳外表面上因感应而出现的同号电荷，可将导体出现的同号电荷，可将导体“接地接地”，使这部分电荷放给大地。，使这部分电荷放给大地。使空使空腔内外的电场互不影响腔内外的电场互不影响.为了使仪器不受外电场的为了使仪器不受外电场的影响，可将它用导体壳罩起影响，可将它用导体壳罩起来。来。仪器仪器 静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用12/19静电的应用与危害静电的应用与危害 1、静电的应用静电的应用 静电技术在生产中应用很广泛，静电技术在生产中应用很广泛，静电喷漆、静电植绒、静电喷漆、静电植绒、静电除尘、静电复印、静电制版静电除尘、静电复印、静电制版等都是静电的应用。等都是静电的应用。2、静电的危害静电的危害 在在化化纤纤工工业业中中，静静电电吸吸引引灰灰尘尘使使纺纺织织品品失失色色，严严重重的的还还会会引引起起爆爆炸炸起起火火，危危及及厂厂房房及及人人身身安安全全；静静电电可可使使药药品品生生产产达达不不到到标标准准纯纯度度，使使精精密密仪仪器器的的组组件件性性能能变变差差，火火花花放放电电还还能能使使照照相相胶胶卷卷感感光光产产生生斑斑点点，人人在在地地毯毯上上行行走走，与与地地毯毯摩摩擦可产生高压，当用手拉金属门手时会遭电击擦可产生高压，当用手拉金属门手时会遭电击等。等。13/19例例:大平面大平面金属板面积为金属板面积为S，带电量为，带电量为 q,近旁平行放置第二块近旁平行放置第二块不带电大金属板。不带电大金属板。求：求：1、电荷分布和电场分布；电荷分布和电场分布；2、把第二块金属板接地，情况如何？把第二块金属板接地，情况如何？解：解：1、由、由电荷守恒定律电荷守恒定律根据高斯定理有：根据高斯定理有：14/19