高二物理竞赛有导体的静电场课件.pptx

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1、有导体的静电场1有导体时的静电场一、静 电 平 衡二、静电屏蔽三、静电平衡下导体问题的计算2一、导体的静电平衡一、导体的静电平衡 将实物按电特性划分：导体半导体绝缘体非导体带电体 电荷体密度0 导体带电体 电荷体密度0 ，电荷只能分布在表面（ 静 电 平 衡 状 态 时）E 所带电荷在带电体上不能自由移动 所带电荷在带电体上可以自由移动31. 静电平衡时，导体内场强处处为02. 导体表面任何一点的场强都垂直表面 。结论：结论： 1.仅静电力时导体的静电平衡条件静电平衡：导体上的电荷和整个空间的电场都达到了稳定分布的状态。静电平衡条件：仅静电力时0/EEE原导内0E+-E4 静电平衡时，导体是个

2、等势体， 导体表面 是个等势面。2.导体上的电势分布ab0babal dE内结论：在导体内部选取任意两点a、b，求 ab:ba5例1. 半径为R的金属球与地相连接，在与球心 相距d=2R处有一点电荷q(0)，问球上的 感应电荷 q=?oRqRq = q？6解：利用金属球是等势体球体上处处电位:球心处：0R24qR4qdoq0o 即即：2qq Uo= 0U= 0R24qR4qdoqoo R2qRq 7iq010isqsdE内 结论：静电平衡的导体的内部处处净电荷 为零，净电荷只分布在导体表面上。3. 导体上的电荷分布(1)导体内部没有净电荷E内=0s8(2) 电荷在导体表面上的分布 电荷分布与导

3、体表面形状和周围存在的带 电体有关。 对孤立导体，电荷分布的面密度 与其表面 曲率成正比，曲率大（尖凸）处 大，曲率 小（尖凸）处 小。94. 导体表面附近的电场分布 （侧）（内）外）321(sssSdESdESdESdE0E(1) 导体表面附近的场强 E的方向-导体外附近场强方向与导体表面垂直。 E的大小-取闭合圆柱面为高斯面SSESdEs011思考是小柱体内电荷的贡献还是导体表面全部电荷的贡献？表E10(2)尖端放电E导体曲率。特别强，导致尖端放电导体尖端处，尖端放电的应用：避雷针（圆锥形）-利用尖端放电防 止雷击对建筑物破坏。高电压设备（光滑园）-防止因尖端放电而引起的 对设备破坏。 尖

4、端放电-空气电离成为导体。11空气中的直流高压放电图片：12云层和大地间的闪电闪电的图片：13俘获闪电：Z形通道被迫冲向云层激光束引起空气电离，使闪电改道14二、静电屏蔽（导体空腔）二、静电屏蔽（导体空腔）. 腔内无带电体 当空腔内没有带电体时，在静电平衡状态下： 腔内处处无电荷，电荷只能分布在外表面上; 空腔内无电场，腔内是等势体。结论：外部带电体对空腔的外表面的电荷分布有影响，对腔内无影响。00.) 1 (iSqSdE内表导内证明： (2)若等量异号若等量异号内有电场内有电场 与与等势体矛盾，等势体矛盾，空腔内表空腔内表面无电荷。空腔内必面无电荷。空腔内必E=015. 腔内有带电体 导体壳内表面上带有与腔内带电体等值异号的电荷; 外表面带有与腔内带电体等值同号的电荷； 导体壳内表面上电荷分布只由腔内带电体及腔内表 面形 状决定，与腔外情况无关。结论：空腔内的带电体通过感应在外表面的电荷对腔外有间接影响。若把空腔接地，外表面的电荷分布为零，则对腔外无影响。16静电屏蔽性质：）导体壳 屏蔽外电场。）导体壳接地 屏蔽内电场。定义：导体空腔屏蔽外部电荷影响的作用。应用：1）屏蔽罩（设备不受干扰）2）屏蔽线（微弱信号不受干扰）物理实质：17范德格拉夫起电机（Van de Graaff Generator）原理：从内部向导体输送电荷。静电加速器18