中南大学大学物理课件--第10章静电场中导体和电介质ppt.ppt
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1、为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益一、导体的静电平衡性质一、导体的静电平衡性质无外电场时无外电场时第十章第十章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质10-1 静电场中的导体静电场中的导体1为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E0+2为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益导体的静电感应过程导体
2、的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E0+3为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E0+4为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益导体的静电感应过程导体的静电感应过程+加上外电场后加上外电场后E0+5为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益导体内部任意点的场强为零。导体内部任意点的场强为零。导体表面附近的场
3、强方向处处导体表面附近的场强方向处处与表面垂直。与表面垂直。等势体等势体等势面等势面导体内导体内导体表面导体表面静电平衡静电平衡性质性质(3)(3)导体是导体是等势体等势体,导体表面是,导体表面是等势面等势面,且导体内且导体内部部等势等于等势等于导体表面导体表面等势等势6为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益导体内没有净电荷,电荷只分布在导体表面上。导体内没有净电荷,电荷只分布在导体表面上。+二、静电平衡下导体上的电荷分布二、静电平衡下导体上的电荷分布1、实心导体、实心导体7为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社
4、会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益2、空心导体、空心导体,腔内腔内无无电荷电荷空腔内表面没有电荷,电荷只分布在空腔内表面没有电荷,电荷只分布在 外部表面。外部表面。腔内场强处处为零。腔内场强处处为零。8为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 腔体内表面所带的电量和腔内带电体所带的电量等腔体内表面所带的电量和腔内带电体所带的电量等量异号,腔体外表面所带的电量由电荷守恒定律决定。量异号,腔体外表面所带的电量由电荷守恒定律决定。未引入未引入q1时时放入放入q1后后3、空心导体、空心导
5、体,腔内腔内有有电荷电荷+9为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益表面附近作圆柱形高斯面表面附近作圆柱形高斯面二、二、导体表面外侧的场强导体表面外侧的场强 尖端放电尖端放电1.电场强度与电荷面密度的关系电场强度与电荷面密度的关系10为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益导线导线证明证明:即即用导线连接两导体球用导线连接两导体球则则2.电荷面密度与曲率的关系电荷面密度与曲率的关系导体表面曲率较大的地方,导体表面曲率较大的地方,电荷密度也较大。
6、电荷密度也较大。11为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 导体表面上的电荷分布情况,不仅与导体表面导体表面上的电荷分布情况,不仅与导体表面形状有关,还和它周围存在的其他带电体有关。形状有关,还和它周围存在的其他带电体有关。静电场中的孤立带电体:静电场中的孤立带电体:导体上电荷面密度的大小与该处导体上电荷面密度的大小与该处表面的曲率表面的曲率有关。有关。曲率较大,表面曲率较大,表面尖而凸出部分尖而凸出部分,电荷面密度较大,电荷面密度较大曲率较小,表面曲率较小,表面比较平坦部分比较平坦部分,电荷面密度较小,电荷面密度较
7、小曲率为负,表面曲率为负,表面凹进去的部分凹进去的部分,电荷面密度最小,电荷面密度最小导体表面上的电荷分布导体表面上的电荷分布12为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益3.尖端放电尖端放电 尖端场强特别强,足以使周围空气分子电离尖端场强特别强,足以使周围空气分子电离而使空气被击穿,导致而使空气被击穿,导致“尖端放电尖端放电”。形成形成“电风电风”13为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益+Q咯咯嚓嚓咯咯嚓嚓 防上静电干扰的思路:防上静电干扰
8、的思路:1)“躲藏起来躲藏起来”2)大家自觉防止静)大家自觉防止静电场外泄电场外泄+Q+实验:实验:+四、静电的应用四、静电的应用14为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益解解释释:+-+-+-+Q+结论:结论:一个接地的金属一个接地的金属壳(网)既可防止壳外壳(网)既可防止壳外来的静电干扰,又可防来的静电干扰,又可防止壳内的静电干扰壳外止壳内的静电干扰壳外15为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益静静电电屏屏蔽蔽 接地封闭导体壳(或金属丝
9、网)外部的场接地封闭导体壳(或金属丝网)外部的场不受壳内电荷的影响。不受壳内电荷的影响。封闭导体壳(不论接地与否)内部的电场封闭导体壳(不论接地与否)内部的电场不受外电场的影响;不受外电场的影响;+16为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益电荷守恒定律电荷守恒定律静电平衡条件静电平衡条件五、有导体存在时场强和电势的计算五、有导体存在时场强和电势的计算17为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益例例1.已知:导体板已知:导体板A,面积为面积为S
10、、带电量带电量Q,在其旁边在其旁边 放入导体板放入导体板B。求:求:(1)A、B上的电荷分布及空间的电场分布上的电荷分布及空间的电场分布(2)将将B B板接地,求电荷分布板接地,求电荷分布a点点b点点A板板B板板18为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益解方程得解方程得:电荷分布电荷分布场强分布场强分布两板之间两板之间板左侧板左侧板右侧板右侧19为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 (2)将将B板接地,求电荷及场强分布板接地,求电荷及场强
11、分布板板接地时接地时电荷分布电荷分布a点点b点点20为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 场场强强分分布布电荷分布电荷分布两板之间两板之间两板之外两板之外21为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益例例2.已知已知R1 R2 R3 q Q求求 电荷及场强分布;球心的电势电荷及场强分布;球心的电势 如用导线连接如用导线连接A、B,再作计算再作计算解解:由高斯定理得由高斯定理得电荷分布电荷分布场场强强分分布布22为了规范事业单位聘用关系,建立和
12、完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益球心的电势球心的电势 场场强强分分布布23为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益球壳外表面带电球壳外表面带电用导线连接用导线连接A、B,再作计算再作计算连接连接A、B,中和中和24为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益练习练习 已知已知:两金属板带电分别为两金属板带电分别为q1、q2 求:求:1、2、3、425为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义
13、市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益问题:问题:1、在两板间插入一中性金属平板,求板面的电荷密度。、在两板间插入一中性金属平板,求板面的电荷密度。2、如果第三板接地,又如何?、如果第三板接地,又如何?3、剪掉第三板接地线,再令第一板接地,又如何?、剪掉第三板接地线,再令第一板接地,又如何?26为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益一、孤立导体的电容一、孤立导体的电容孤立导体:孤立导体:附近没有其他导体和带电体附近没有其他导体和带电体单位:单位:法拉(法拉(F)、)、微法拉(微法拉(F)
14、、)、皮法拉(皮法拉(pF)孤立导体的电容孤立导体的电容孤立导体球的电容孤立导体球的电容 C=40R电容电容使导体升高单位电势所需的电量。使导体升高单位电势所需的电量。10-2 10-2 电容电容电容电容 电容器电容器电容器电容器27为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 导体组合导体组合,使之不使之不受周围导体的影响受周围导体的影响 电容器电容器电容器的电容:当电容器的两极板分别带有电容器的电容:当电容器的两极板分别带有等值异号等值异号 电荷电荷q时,电量时,电量q与两极板间相应的电与两极板间相应的电 势差势差uA
15、-uB的比值。的比值。二、电容器二、电容器28为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益1.平行板电容器平行板电容器已知:已知:S、d、0设设A、B分别带电分别带电+q、-qA、B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;29为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益2.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30为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位
16、工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益3.球形电容器球形电容器已知已知设设+q、-q场强分布场强分布电势差电势差由定义由定义讨论讨论孤立导体的电容孤立导体的电容31为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益例例 平行无限长直导线平行无限长直导线 已知已知:a、d、d a 求求:单位长度导线间的单位长度导线间的C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容电容32为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益1.电容器的串联电容器的串
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