2021-2022学年高二物理竞赛课件：静电场中的导体和介质（14张PPT）.pptx

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1、 第十二章第十二章 静电场中的导体和介质静电场中的导体和介质等势面等势面电场线电场线静静电电场场中中的的导导体体 导体内外场强导体内外场强外电场强度外电场强度感应电荷电场强度感应电荷电场强度导体导体:导电性能导电性能良好的物质良好的物质.3、静电平衡条件：、静电平衡条件：（2）导体是一个等势体。）导体是一个等势体。每一静电平衡状态下的导体，各自都具有不同的电势，每一静电平衡状态下的导体，各自都具有不同的电势，当它们彼此接触时，又会导致新的电荷分布与新的静电平衡当它们彼此接触时，又会导致新的电荷分布与新的静电平衡状态，从而具有相同的电势。状态，从而具有相同的电势。2、静电平衡状态：、静电平衡状态

2、：导体内没有电荷作定向运动，导体上的电荷和整导体内没有电荷作定向运动，导体上的电荷和整个空间的电场都达到稳定的分布。个空间的电场都达到稳定的分布。（1）导体内部场强处处为零）导体内部场强处处为零,导体表面场强垂直于表面。导体表面场强垂直于表面。1、静电感应现象：处于电场中的导体表面出现感应电荷。、静电感应现象：处于电场中的导体表面出现感应电荷。静电平衡的导体内部无净电荷，静电平衡的导体内部无净电荷，电荷只能分布在导体的表面上。电荷只能分布在导体的表面上。二、导体上的电荷分布导体上的电荷分布1、实心导体、实心导体（1）腔内无带电体）腔内无带电体导体内、空腔内表面都没有电荷，导体内、空腔内表面都没

3、有电荷，电荷只分布在导体的外表面。电荷只分布在导体的外表面。2、空腔导体（导体壳）、空腔导体（导体壳）_注意注意:空腔导体内外的电场空腔导体内外的电场空腔内空腔内:导体内导体内:空腔内场强不为零且决定于腔内带电体和空腔内表面电荷的分布空腔内场强不为零且决定于腔内带电体和空腔内表面电荷的分布,空腔导体外的场强决定于外电场和空腔外表面的电荷分布。空腔导体外的场强决定于外电场和空腔外表面的电荷分布。导体外导体外:bac 导体表面电荷密度与导体表面电荷密度与表面曲率半径有关表面曲率半径有关对于孤立的带电体，导体表面的电荷分布规律为：对于孤立的带电体，导体表面的电荷分布规律为：尖锐处尖锐处,曲率大处（曲

4、率半径小）曲率大处（曲率半径小）电荷面密度大电荷面密度大平缓处平缓处,曲率小处（曲率半径大）曲率小处（曲率半径大）电荷面密度小电荷面密度小+作钱币形高斯面作钱币形高斯面 S S三、导体表面电场强度与电荷面密度的关系三、导体表面电场强度与电荷面密度的关系曲率大处曲率大处 大大 大大曲率小处曲率小处 小小 小小可见：可见：尖端放电现象尖端放电现象接静电接静电起电机起电机 带电导体尖端附近的电场特别大，可使尖端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使导体产生放电现象。附近的空气发生电离而使导体产生放电现象。尖端放电会损耗电能尖端放电会损耗电能,还会干扰精密测量和对通还会干扰精密测

5、量和对通讯产生讯产生危害危害.然而尖端放电也有很广泛的然而尖端放电也有很广泛的应用应用.尖端放电现象的尖端放电现象的利利与与弊弊避免避免尖端放电举尖端放电举例：例：高压设备及零部件的表面均十分圆滑并接近球形。高压设备及零部件的表面均十分圆滑并接近球形。应用应用尖端放电举尖端放电举例：避雷针原理例：避雷针原理图18-9 尖端放电四、四、静电屏蔽静电屏蔽 1 1屏蔽外电场屏蔽外电场外电场外电场 空腔导体可以屏蔽外电场空腔导体可以屏蔽外电场,使空腔内物体不受外电使空腔内物体不受外电场影响场影响.这时这时,整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等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空腔

6、导体屏蔽外电场 接地空腔导体接地空腔导体将使外部空间不受将使外部空间不受空腔内的电场影响空腔内的电场影响.问：问：空间各部分的电空间各部分的电场强度如何分布场强度如何分布？接地导体电势为零接地导体电势为零 2 2屏蔽腔内电场屏蔽腔内电场+3、静电屏蔽的应用：电子仪器的金属壳，屏蔽线。、静电屏蔽的应用：电子仪器的金属壳，屏蔽线。五、五、有导体存在时静电场的分析与计算有导体存在时静电场的分析与计算1、静电场的基本规律、静电场的基本规律 3、电荷守恒，导体上电荷分布规律、电荷守恒，导体上电荷分布规律2、导体静电平衡条件、导体静电平衡条件 理论基础理论基础所以所以AD CB由高斯定理，可算得：由高斯定理，可算得：