电场导体081.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第六章,静电场中导体与电介质,如存在,静电场中,导体,(,有自由电荷,),电介质,(,绝缘体,)(,无自由电荷,),?,一,.,静电场中的导体,1.,静电感应,导体（自由电荷）,相互作用,静电场（）,导体自由电荷重新分布,静电场重新分布,(1),导体内,(2),导体表面,自由电子无定向运动,等势体,.,静电平衡条件,自由电子不沿表面运动,表面,等势面,E,内,=,0,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,带电空腔导体,高斯面,Q,带电,(,Q,),导体空腔,(,内外表面,),具体分析,1.,一般规律,a.,腔内无电荷；,b.,腔内有电荷,q,+,q,+q,-q,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,带电实心导体,高斯面,Q,(1),电荷,(,感应、剩余,),只分布在导体表面，体内无净电荷,(2),导体表面处,E,空间所有电荷共同产生,考察处,+,+,+,+,+,+,+,S,.,导体静电平衡时的性质,空腔内,表面,q,空腔外,表面,Q,+,q,(3),(,孤立,),导体表面,尖端放电,2.,分析导体表面电荷分布的依据,(1),导体内,E,0,面,S,内,体内任一点,P,(2),等势体与等势面,(3),孤立导体（指不接地）电荷守恒,(4),接地导体电势为零，与无穷远等电势,(,近似,),两孤立“无限大”平行带电导体板电荷分布,讨论：,分析：,利用,导体内部场强为零及电荷守恒定律可得各导体各面所带电荷之间满足的基本关系式,结论：,以上结论可推广至,N,块平行导体板,最外侧两表面,等值同号,相对两表面,等值异号,另：,如两导体板带等量异号电荷情况如何？,4.,静电屏蔽,1.,外不影响内,2.,内不影响外（接地）,+,+,+,+,+,+,+,+,5.,计算有导体存在时的电场注意事项,(1),静电场中引入导体后,由于电荷和电场的相互影响,电荷重新分布,问题更为复杂,;,(2),理解导体静电平衡条件和性质，并能正确应用是关键；,(3),先求出电荷分布，,再联系前一章的静电场普遍规律，就可解决具体问题。,例,半径为,R,1,的导体球均匀带电,+,q,另外一同心导体球壳均匀带电,+,Q,，其半径分别为,R,2,和,R,3,求电场强度和电势的分布,b.,本题是三个同心均匀带电球面,分析：,a.,先求电荷如何分布，,再求场,(,用上一章方法,),用,Gauss,定理求,E,分布，,法,V,i,为孤立均匀带电球面内外电势,求,V,：,法,用,E,的线积分,由,Gauss,定理得电场分布,电势分布,法 用,E,的线积分,同理,；,；,法,讨论：,若把外球壳接地然后断开，再把内导体球接地，则内导体球和球壳所带的电荷及它们的电势情况如何？,当外球壳接地,即外球壳与 地球等电势,球壳内表面电荷没有变化,？,仍为 吗,？,断开球壳接地线，然后将内球接地，,球壳外表面带不带电,？,则 内球电势为零,内球表面仍带,q,吗,？,是否不带电,？,未必！,内球的电势,设内球带电为 ，由于静电 感应球壳内表面带电为 ，而球壳原已带电为 ，则球壳 外表面带电为 如图示,内球所带电荷为,球壳的电势为,结论：,导体接地,与地球同电势（零电势）,导体表面电荷,未必,一定消失,1,.,孤立导体的电容,单位,:,描述导体,(,或导体系统,),储存电荷的本领,1),电容,2),孤立,导体,定义,:,真空中孤立,导体球,2.,电容器,两带等值异号电荷的导体系统,1),电容,U,为两导体,(,电极或极板,),间电势差,二,.,导体的电容,2),电容求解,定义法,串并联法,注,a.,电容描述储电本领,取决系统属性,与是否带电无关,c.,电容器主要性能,:,两个参数,C,与,E,b,或,U,b,(,耐压值,),b.,电容器充满同一种均匀介质,(,C,0,:,其间为真空,),3),常见基本电容器,真空,(,空气,),(,记住,),柱形,平板,球形,设带电荷,Q,U,（,1,）,平板电容器：两板面积为 的金属平行板，相距为 ，中间为真空,设 带电为 （表面电荷密度为 ），则两板间的电场,电容器两极板间电势差,由定义式：,A,B,S,d,常见基本电容器的计算,（,2,）,圆柱形电容器：长为 ，半径为 和 的同轴 导体圆柱面构成，且,设内外圆柱面带电为 ，则单位长度带电为,电容器内电场大小为,柱间电势差,+,-,+,-,讨论：,当 时,即：当两圆柱面之间的间隙 远小于圆柱体半径时，圆柱形电容器可当作平板电容器,（,3,）,球形电容：半径为,R,1,的金属球和半径为,R,2,的同心金属球壳组成。,假设内球带,+Q,，,外球带,Q,两球间电势差,两球间电场,孤立导体球电容,(4),两根半径 的平行长直导线组成的电容器,两导线中心之间距离为 。,导线间场强,导线间电势差,单位长度上的电容,3.,电容器的并联和串联,1),并联,2),串联,基本关系,特征,U,相等,等效电容,C,1,(,或,C,2,),基本关系,特征,Q,相等,等效电容,C,1,(,或,C,2,),(,两个,),Q,1,Q,2,U,Q,Q,Q,Q,U,U,1,U,2,例,1,两个电容器,C,1,和,C,2,分别标明,解,:,串联后等值电容为,把它们串联起来的等值电容为多大,?,如果两端加上,1000V,电势差,电容器组是否会被击穿,?,可见，大于电容器 的耐压值，故 击穿。这时 电压全部加在 上,故 也随之被击穿,!,D,1,D,2,例,2,一个平行板电容器的两个极板相距为,d,，,面积为,S,，,今在电容器上包一六面体金属盒，,D,1,、,D,2,为金属盒的两底面，金属盒与两极板绝缘，若,D,1,距上极板为,d,，,D,2,距下极也是,d,，,则此时的电容,(A),（,B,）,（,C,）,（,D,）,