静电学有导体时的静电场精选课件.ppt

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1、关于静电学有导体时的静电场第一页，本课件共有29页导体的结构特征：导体的结构特征：内部有大量的内部有大量的可以自由移动可以自由移动的电子。的电子。一、静电感应一、静电感应+感应电荷感应电荷第二页，本课件共有29页+第三页，本课件共有29页+导体内电场强度导体内电场强度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第四页，本课件共有29页+导导体体是是等等势势体体静电平衡条件静电平衡条件（1 1）导体内部任何一点处的电场强度为零；）导体内部任何一点处的电场强度为零；（2 2）导体表面处的电场强度的方向）导体表面处的电场强度的方向,都与导体表面垂直都与导体表面垂直.导体表面是等势面导体表面是

2、等势面 导体内部电势相等导体内部电势相等第五页，本课件共有29页二、静电平衡时导体上电荷的分布二、静电平衡时导体上电荷的分布+结论结论 导体内部无电荷导体内部无电荷1实心导体实心导体2有空腔导体有空腔导体 空腔内无电荷空腔内无电荷电荷分布在表面上电荷分布在表面上内表面上有电荷吗？内表面上有电荷吗？第六页，本课件共有29页若内表面带电若内表面带电所以内表面所以内表面不不带电带电+-结论结论 电荷分布在外表面上（内表面无电荷）电荷分布在外表面上（内表面无电荷）+矛矛盾盾导体是等势体导体是等势体第七页，本课件共有29页 空腔内有电荷空腔内有电荷电荷分布在表面上电荷分布在表面上内表面上有电荷吗？内表面

3、上有电荷吗？结论结论 当空腔内有电荷当空腔内有电荷 时时,内表面因静电感应出内表面因静电感应出现等值异号的电荷现等值异号的电荷 ，外表面有感应电荷外表面有感应电荷 （电荷（电荷守恒）守恒）第八页，本课件共有29页+为表面电荷面密度为表面电荷面密度 作钱币形高斯面作钱币形高斯面 S S3导体表面电场强度与电荷面密度的关系导体表面电场强度与电荷面密度的关系 表面电场强度的大小表面电场强度的大小与该表面电荷面密度成正与该表面电荷面密度成正比比第九页，本课件共有29页+注意注意 导体表面电荷分布与导体形状以及周围环境有关导体表面电荷分布与导体形状以及周围环境有关.4导体表面电荷分布导体表面电荷分布第十

4、页，本课件共有29页带电导体尖端附近电场最强带电导体尖端附近电场最强 带电导体尖端附近的电场特别大，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成为可使尖端附近的空气发生电离而成为导体产生放电现象，即导体产生放电现象，即尖端放电尖端放电.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讯还会干扰精密测量和对通讯产生产生危害危害.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.尖端放电现象尖端放电现象尖端放电现象的尖端放电现象的利利与与弊弊第十一页，本课件共有29页+尖端放电现象的利用尖端放电现象的利用第十二页，本课件共有29页三、静电屏蔽三、静电屏蔽 1 1

5、屏蔽外电场屏蔽外电场外电场外电场 空空腔腔导导体体可可以以屏屏蔽蔽外外电电场场,使使空空腔腔内内物物体体不不受受外外电电场影响场影响.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导体屏蔽外电场第十三页，本课件共有29页 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：空间各部空间各部分的电场强度如何分的电场强度如何分布分布？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+第十四页，本课件共有29页例例1 有有一一外外半半径径 和和内内半半径径 的的金金属属球球壳壳，

6、在在球球壳壳内内放放一一半半径径 的的同同心心金金属属球球，若若使使球球壳壳和和金金属属球球均均带带有有 的的正正电电荷荷，问问 两两球体上的电荷如何分布？球心的电势为多少？球体上的电荷如何分布？球心的电势为多少？解解 根据静电平衡的条件求电荷分布根据静电平衡的条件求电荷分布作球形高斯面作球形高斯面作球形高斯面作球形高斯面第十五页，本课件共有29页根据静电平衡条件根据静电平衡条件第十六页，本课件共有29页第十七页，本课件共有29页 带电导体球和无限大均匀带电平面如图放置，带电导体球和无限大均匀带电平面如图放置，P 为导体球表面附近距带电平面最近的点，若无限大带为导体球表面附近距带电平面最近的点

7、，若无限大带电平面的面电荷密度为电平面的面电荷密度为 P 点附近导体球表面的面点附近导体球表面的面电荷密度为电荷密度为例例2：则则 P 点电场强点电场强度的大小等于多少度的大小等于多少？PP解：解：应用高斯定理。应用高斯定理。但由于但由于 P 离球面极近，离球面极近，P 点点认为认为 是无限大平面。是无限大平面。如右下图所示，作宏观上看来如右下图所示，作宏观上看来底面积底面积 和高度都很小的圆和高度都很小的圆柱面，以至于可以认为圆柱面柱面，以至于可以认为圆柱面截下的导体球面均匀带电。截下的导体球面均匀带电。第十八页，本课件共有29页P高斯定理给出：高斯定理给出：闭合圆柱面可分成三部分：闭合圆柱

8、面可分成三部分：导体球内部分，各点处场强为零；导体球内部分，各点处场强为零；球面外侧面，各点场强垂直于面元法向；球面外侧面，各点场强垂直于面元法向；P 点所在的底，各点场强大小相等，方向一点所在的底，各点场强大小相等，方向一致。致。所以，电通量为所以，电通量为闭合高斯面所围净电量：闭合高斯面所围净电量：第十九页，本课件共有29页例例3：两个同心的薄导体球壳均接地，内球壳的半径两个同心的薄导体球壳均接地，内球壳的半径为为 外球壳的半径为外球壳的半径为 另有一电量为另有一电量为 的点电荷的点电荷置于两球壳之间距球心为置于两球壳之间距球心为 处。处。则内、外球壳上的感应电荷则内、外球壳上的感应电荷

9、和和 分别是多少？分别是多少？中心点电势：中心点电势：解：解：内球壳里面无电荷，不存在电场，内球壳里面无电荷，不存在电场，且内球壳接地，所以内球壳及其且内球壳接地，所以内球壳及其以内为电势等于零的等势区。以内为电势等于零的等势区。第二十页，本课件共有29页两式联立解出：两式联立解出：外球壳接地，其内部的电荷不外球壳接地，其内部的电荷不影响外部的电场。外部不存在电场，影响外部的电场。外部不存在电场，为零电势的等势区。为零电势的等势区。距球心很远距球心很远 处的处的任一点的电势：任一点的电势：第二十一页，本课件共有29页例例4：在带电量为在带电量为 半径为半径为 的导体球外，同心地的导体球外，同心

10、地放置一个内、外半径分别为放置一个内、外半径分别为 和和 的金属球壳。的金属球壳。(1)求外球壳上的电荷及电势分布；求外球壳上的电荷及电势分布；(2)把外球壳接把外球壳接地后再绝缘，求外球壳上的电荷分布及球壳内外的电地后再绝缘，求外球壳上的电荷分布及球壳内外的电势分布；势分布；(3)再把内球接地，求内球上的电荷分布及外再把内球接地，求内球上的电荷分布及外球壳的电势。球壳的电势。解：解：(1)设外球壳内、外表面上的电量为设外球壳内、外表面上的电量为 和和则则当当 时，时，场强场强则则即即第二十二页，本课件共有29页场强分布：场强分布：电势分布：电势分布：时，时，时，时，时，时，第二十三页，本课件

11、共有29页时，时，(2)把外球壳接地后再绝缘，求外球壳上的电荷分布把外球壳接地后再绝缘，求外球壳上的电荷分布及球壳内外的电势分布；及球壳内外的电势分布；这时的场强分布为这时的场强分布为 外球壳接地后，外球壳接地后，与大地电荷中和；与大地电荷中和；不变不变以保持球壳体内以保持球壳体内即即第二十四页，本课件共有29页电势分布电势分布时，时，时，时，时，时，第二十五页，本课件共有29页(3)再把内球接地，求内球上的电荷分布及外球壳的电势。再把内球接地，求内球上的电荷分布及外球壳的电势。这时的场强分布这时的场强分布则则 设内球上带电为设内球上带电为即即第二十六页，本课件共有29页外球壳的电势外球壳的电势内球的电势内球的电势由于由于 所以所以第二十七页，本课件共有29页 作作 业业 题：题：习题习题11.7、11.10预习内容：预习内容：11.3,11.4复习内容：复习内容：本讲本讲第二十八页，本课件共有29页感感谢谢大大家家观观看看第二十九页，本课件共有29页