《靜電場中的導體》ppt課件

1、第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體一一 靜電平衡條件靜電平衡條件 感應電荷感應電荷電場與外電場電場與外電場疊加使導體內疊加使導體內電場為零，電電場為零，電子不再定向運子不再定向運動動.導體球外電場為外電場和感應電荷電場的疊加導體球外電場為外電場和感應電荷電場的疊加.第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體oE-FE-+-+第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場

2、中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體靜電感應過程靜電感應過程E0第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體E0+靜電感應過程靜電感應過程第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體E0+靜電感應過程靜電感應過程第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第

3、二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體E0+靜電感應過程靜電感應過程第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體E0+靜電感應過程靜電感應過程第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體E0+靜電感應過程靜電感應過程第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體

4、靜電場中的導體E0+靜電感應過程靜電感應過程第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體E0+靜電感應過程靜電感應過程第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體E0+靜電感應過程靜電感應過程第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體E0+靜電感應過程靜電感應過程第十

5、章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體+E0+靜電感應過程靜電感應過程靜電感應最終到達靜電平衡形狀靜電感應最終到達靜電平衡形狀第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體00EEE0E+E0E0E導體內電場強度導體內電場強度外電場強度外電場強度感應電荷電場強度感應電荷電場強度第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10

6、 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體+ +導體是等勢體導體是等勢體nee靜電平衡條件靜電平衡條件1 1導體內部任何一點處的電場強度為零；導體內部任何一點處的電場強度為零；2 2導體外表處的電場強度的方向導體外表處的電場強度的方向, ,都與導體外表垂直都與導體外表垂直. .Eld 導體外表是等勢面導體外表是等勢面0d lEU 導體內部電勢相等導體內部電勢相等0d ABABlEUlEdAB第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體二二 靜電平衡時導體上電荷的分布靜電平衡時

7、導體上電荷的分布+結論結論 導體內部無電荷導體內部無電荷00dqSES00diSqSE，0E1實心導體實心導體2 2有空腔導體有空腔導體0 qS 空腔內無電荷空腔內無電荷S電荷分布在外表上電荷分布在外表上問問 內外表上有電荷嗎？內外表上有電荷嗎？第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體0d lEUABAB假設內外表帶電假設內外表帶電所以內外表不帶電所以內外表不帶電S+-AB 結論結論 電荷分布在外外表上內外表無電荷電荷分布在外外表上內外表無電荷+矛盾矛盾0diSqSE，導體是等勢體

8、導體是等勢體0d lEUABAB第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體q 空腔內有電荷空腔內有電荷q2S00d1iSqSE，qq內qQ1S電荷分布在外表上電荷分布在外表上問問 內外表上有電荷嗎？內外表上有電荷嗎？00d2iSqSE， 結論結論 當空腔內有電荷當空腔內有電荷 時時, 內外表因靜電感應內外表因靜電感應出現等值異號的電荷出現等值異號的電荷 ，外外表添加感應電荷，外外表添加感應電荷 . 電荷守恒電荷守恒qqq第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學

9、教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體+E 為外表電荷面密度為外表電荷面密度 作錢幣形高斯面作錢幣形高斯面 S S3 3導體外表電場強度與電荷面密度的關系導體外表電場強度與電荷面密度的關系0dSSES0SSE0E 外表電場強度的大外表電場強度的大小與該外表電荷面密度小與該外表電荷面密度成正比成正比0E第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體+留意留意 導體外表電荷分布與導體外形以及周圍環(huán)境有關導體外表電荷分布與導體外形以及周圍環(huán)境

10、有關. .4導體外表電荷分布導體外表電荷分布EE;,0E第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體帶電導體尖端附近電場最強帶電導體尖端附近電場最強 帶電導體尖端附近的電場特帶電導體尖端附近的電場特別大，可使尖端附近的空氣發(fā)生別大，可使尖端附近的空氣發(fā)生電離而成為導體產生放電景象，電離而成為導體產生放電景象，即尖端放電即尖端放電 . 尖端放電會損耗電能尖端放電會損耗電能, 還會干擾精細丈量和對通還會干擾精細丈量和對通訊產生危害訊產生危害 . 然而尖端放電也有很廣泛的運用然而尖端放電也有

11、很廣泛的運用 . 尖端放電景象尖端放電景象 E尖端放電景象的利與弊尖端放電景象的利與弊第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體 尖端放電會損耗電能尖端放電會損耗電能, 還會干擾精細丈量和對通還會干擾精細丈量和對通訊產生危害訊產生危害 . 然而尖端放電也有很廣泛的運用然而尖端放電也有很廣泛的運用 .尖端放電景象的利與弊尖端放電景象的利與弊第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中

12、的導體 導體外表曲率半徑愈小處導體外表曲率半徑愈小處(即曲率愈大處即曲率愈大處),電荷面電荷面密度愈大，電場也愈大，以致空氣被擊穿，從而構成密度愈大，電場也愈大，以致空氣被擊穿，從而構成尖端放電。尖端放電。 + + + + 在高壓設備中,為了防止因尖端放電而引起的危險和漏電呵斥的損失, 具有高電壓的零部件的表面必需做得非常光滑并盡能夠做成球面。人們還可以利用尖端放電。例如,火花放電設備的電極往往做成尖端外形,避雷針也是利用尖端的緩慢放電而防止“雷擊的。第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電

13、場中的導體 避雷針避雷針第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體云層和大地間的閃電云層和大地間的閃電閃電的圖片：閃電的圖片：第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體雷擊大橋雷擊大橋遭雷擊后的草地遭雷擊后的草地第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體避雷本卷須

14、知：v (1)發(fā)生強對流天氣時，假設在室外，應立刻尋覓蔽護所。如裝有避雷針的、鋼架的或鋼盤混凝土建筑物，作為避雷場所，具有完好金屬車廂的車輛也可以利用；如找不到適宜的避雷場所時，應采用盡量降低重心和減少人體與地面的接觸面積，可蹲下，雙腳并攏，手放膝上，身向前屈，千萬不要躺在地上、壕溝或土坑里，如披上雨衣，防雷效果更好。v (2) 假設在野外，千萬不要接近空闊地帶或山頂上的孤樹，這里最易遭到雷擊；不要呆在開闊的水域和小船上；高樹林子的邊緣，電線、旗桿的周圍和干草堆、帳篷等無避雷設備的高大物體附近，鐵軌、長金屬欄桿和其它龐大的金屬物體近旁，山頂、制高點等場所也不能停留。另外，在野外的人群，無論是運

15、動的，還是靜止的，都應拉開幾米的間隔，不要擠在一同，也可躲在較大的山洞里。第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體避雷本卷須知：v(3)雷電期間，最好不要騎馬、騎自行車和摩托車；不要協(xié)帶金屬物體在露天行走；不要接近避雷設備的任何部分；不要打手機。v (4)留意當您頭發(fā)豎起或皮膚發(fā)生顫抖時，能夠要發(fā)生雷擊了，要立刻倒在地上。遭到雷擊的人能夠被燒傷或嚴重休克，但身上并不帶電，可以平安地加以處置。v (5)如有強雷鳴閃電時您正巧在家里，建議無特殊需求，不要冒險外出；將門窗封鎖；盡量不要運

16、用設有外接天線的收音機和電視機，不要接打。 第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體三三 靜電屏蔽靜電屏蔽 1 1屏蔽外電場屏蔽外電場E外電場外電場 空腔導體可以屏蔽外電場空腔導體可以屏蔽外電場, , 使空腔內物體不受外電使空腔內物體不受外電場影響場影響. .這時這時, ,整個空腔導體和腔內的電勢也必處處相等整個空腔導體和腔內的電勢也必處處相等. .E空腔導體屏蔽外電場空腔導體屏蔽外電場第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版

17、）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體q 接地空腔導體接地空腔導體將使外部空間不受將使外部空間不受空腔內的電場影響空腔內的電場影響. 問：空間各部問：空間各部分的電場強度如何分的電場強度如何分布分布 ？接地導體電勢為零接地導體電勢為零q 2 2屏蔽腔內電場屏蔽腔內電場+q第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體空腔導體可屏蔽外電場空腔導體可屏蔽外電場 接地的空腔導體可屏蔽腔內電場接地的空腔導體可屏蔽腔內電場四四 、 有導體存在時場強和電勢的計算有導體存在時場強和電勢的計算關于靜電屏蔽關于靜電屏蔽: :靜電平衡條件靜電平衡條件電荷守恒定律電荷守恒定律高斯定理高斯定理環(huán)路定理環(huán)路定理+第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場中的導體與電介質物理學教程物理學教程（第二版）（第二版）10 - 1 10 - 1 靜電場中的導體靜電場中的導體0內EcU 0iiSqsdELldE0iiconstQ.1.1.靜電平衡的條件靜電平衡的條件 2.2.根本性質方程根本性質方程3.3.電荷守恒定律電荷守恒定律第十章第十章 靜電場中的導體與電介質靜電場