1.52 静电场中的导体(2).ppt

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1、静电屏蔽静电屏蔽 n在静电平衡状态下在静电平衡状态下 不不论论导导体体壳壳本本身身是是否否带带电电，还还是是外外界界是是否否存存在在电电场场,腔腔内内和和导导体体壳壳上上都无电场都无电场 不不论论导导体体壳壳本本身身是是否否带带电电，还还是是外外界界是是否否存存在在电电场场,都都不不影影响响腔腔内内的场强分布的场强分布起起到到了了保保护护所所包包围围区区域域的的作作用用，使使其其不不受受导导体体壳壳外外表表面面上上电电荷荷分分布布以以及及外外界界电电场场的的作作 用用 静电屏蔽静电屏蔽空空腔腔提提供供了了一一个个静静电电屏屏蔽蔽的的条条件件若外壳接地，内、外若外壳接地，内、外均无影响均无影响讨

2、论：讨论：n静电屏蔽是由导体静电平衡条件决定静电屏蔽是由导体静电平衡条件决定 n由于电荷有正、负由于电荷有正、负 静电屏蔽静电屏蔽 n静电屏蔽应用：屏蔽室、高压带电操作等静电屏蔽应用：屏蔽室、高压带电操作等 n要透彻理解要透彻理解“静电屏蔽静电屏蔽”问题要用到静电问题要用到静电场边值问题的唯一性定理。场边值问题的唯一性定理。n思考：引力能否屏蔽？思考：引力能否屏蔽？电容电容和和电容器电容器 n孤立导体的电容孤立导体的电容 n孤孤立立导导体体：空空间间只只有有一一个个导导体体，在在其其附附近近没没有有其其它它导导体体和带电体和带电体n物理意义：使导体每升高单位电势所需的电量物理意义：使导体每升高

3、单位电势所需的电量n定义定义 孤立导体的电容与导体的形状有关，带电量和电势无关。孤立导体的电容与导体的形状有关，带电量和电势无关。水容器的容量水容器的容量电容器及其电容电容器及其电容 孤立导体球的电容孤立导体球的电容静电屏蔽静电屏蔽导体组合导体组合:两块彼此绝缘、相隔很近的导体薄板两块彼此绝缘、相隔很近的导体薄板导体附近有其它导体存在，则导体的电势不导体附近有其它导体存在，则导体的电势不仅与它本身所带的电量有关，而且还与其它仅与它本身所带的电量有关，而且还与其它导体的形状和相对位置有关。导体的形状和相对位置有关。电容器及其电容电容器及其电容n孤立导体球电容孤立导体球电容+o+孤立导体球的电容孤

4、立导体球的电容水容器的容量水容器的容量孤立导体的电容与导体的形状有关，带电量和电势无关。孤立导体的电容与导体的形状有关，带电量和电势无关。球形电容器球形电容器已知已知设设场强分布场强分布电势差电势差由定义由定义讨讨论论或或孤立导体的电容孤立导体的电容圆柱形电容器圆柱形电容器已知：已知：设设场强分布场强分布电势差电势差由定义由定义平行板电容器平行板电容器已知：已知：设设、分别带电分别带电、间场强分布间场强分布电势差电势差由定义由定义讨论讨论与与有关有关；插入介质插入介质计算电容的方法计算电容的方法:设导体导体带电量为设导体导体带电量为Q,求出空间电场求出空间电场E的表达式的表达式,再由再由E求出

5、导体的电位求出导体的电位(或求出两导体间的或求出两导体间的电位差电位差)U,然后由定义求出电容然后由定义求出电容.正是平行板正是平行板,两球面之间的距离两球面之间的距离而而其电容可近似写为其电容可近似写为电容器的电容电容器的电容.对于圆柱形电容器的电容对于圆柱形电容器的电容,(d为两柱面间的距离为两柱面间的距离),若若则则正是圆柱面的侧面积正是圆柱面的侧面积,其电容可近似写为其电容可近似写为 故电容器的表示符号为故电容器的表示符号为4.讨论讨论对球形电容器对球形电容器,若若电容器的电容仅由导体的形状决定电容器的电容仅由导体的形状决定,与导体上的电量及与导体上的电量及导体的电位无关导体的电位无关

6、,是导体本身的性质是导体本身的性质.求求设设场强分布场强分布电势差电势差例例.平行无限长直导线平行无限长直导线已知已知:求求:单位长度导线间的单位长度导线间的解解:设设场强分布场强分布导线间电势差导线间电势差电电容容n分布电容分布电容 n任何导体间均存在电容，如导线之间、人体任何导体间均存在电容，如导线之间、人体与仪器之间与仪器之间分布电容分布电容,一般分布电容很小，一般分布电容很小，可以忽略可以忽略 n尽尽管管电电容容器器与与q、U无无关关，但但实实际际上上，电电容容器器对对加加在在两两极极上上的的电电压压仍仍有有限限制制，原原因因是是因因为为过过高高电压下，电容器两极间的介质有可能被击穿。

7、电压下，电容器两极间的介质有可能被击穿。n电容器指标：电容值；耐压电容器指标：电容值；耐压电容器的连接电容器的连接串联电容器的电容串联电容器的电容等效等效令令并联电容器的电容并联电容器的电容等效等效令令并联电容器的电容等于并联电容器的电容等于各个电容器电容的和。各个电容器电容的和。串联电容器总电容的倒数串联电容器总电容的倒数等于各串联电容倒数之和。等于各串联电容倒数之和。当电容器的耐压能力不被满足时，常用串并联当电容器的耐压能力不被满足时，常用串并联使用来改善。如串联使用可用在稍高的电压中，使用来改善。如串联使用可用在稍高的电压中，从而提高耐压能力。并联使用可以提高容量。从而提高耐压能力。并联

8、使用可以提高容量。讨论讨论电容器储能电容器储能 n电容器的能量是如电容器的能量是如何储存起来的？何储存起来的？n电电容容器器极极板板上上的的电电荷荷是是一一点点一一点点聚聚集集起起来来的的，聚聚集集过过程程中中，外外力力克克服服电电场场力力做做功功 电电容容器体系静电能。器体系静电能。一极板上电子一极板上电子（拉出（拉出 e为正）为正）另另一一极极板板上上（得得电电子子为为负负）电源做功电源做功 消耗化学能消耗化学能 设电容器的电容为设电容器的电容为C，某一瞬时极板带电量绝对值，某一瞬时极板带电量绝对值为为q(t)，则该瞬时两极板间电压为，则该瞬时两极板间电压为 n此此时时在在继继续续将将电电量量为为-dq的的电电子子从从正正极极板板负负极极板，电源作多少功？板，电源作多少功？静静电电能能电量电量 0Q 电容器储能公式的推广电容器储能公式的推广n孤立导体孤立导体n一组导体一组导体1、2、n第第i个电荷的个电荷的电量电量第第i个电荷个电荷的电势的电势Q=CU