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1、第第18章章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质18-1 18-1 静电场中的导体静电场中的导体大学大学物理物理+感应电荷感应电荷一一 静电平衡条件静电平衡条件1 静电感应静电感应+1第第18章章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质18-1 18-1 静电场中的导体静电场中的导体大学大学物理物理+2第第18章章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质18-1 18-1 静电场中的导体静电场中的导体大学大学物理物理+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2 静电平衡静电平衡3第第18章章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电
2、介质18-1 18-1 静电场中的导体静电场中的导体大学大学物理物理+ +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等势面 导体内部电势相等导体内部电势相等4第第18章章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质18-1 18-1 静电场中的导体静电场中的导体大学大学物理物理二二 静电平衡时导体上电荷的分布静电平衡时导体上电荷的分布+结论结论 导体内部无净电荷导体内部无净
3、电荷1实心导体实心导体2 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？5第第18章章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质18-1 18-1 静电场中的导体静电场中的导体大学大学物理物理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6第第18章章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质18-1 18-1 静电场中的导体静电场中的导体大学大学物理物理 空腔内有电荷空腔内有电荷电荷分布在
4、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？ 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）7第第18章章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质18-1 18-1 静电场中的导体静电场中的导体大学大学物理物理+ 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 3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 表面电场强度的大表面电场强度的大小与该表面电荷面密度小与该表面电荷面密度成正比成正比8第第1
5、8章章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质18-1 18-1 静电场中的导体静电场中的导体大学大学物理物理+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9第第18章章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质18-1 18-1 静电场中的导体静电场中的导体大学大学物理物理尖端放电：+10第第18章章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质18-1 18-1 静电场中的导体静电场中的导体大学大学物理物理避雷针必须可靠接地避雷针必须可靠接地带电云带电云带电云带电云避雷针的工作原理避雷针的工
6、作原理+11第第18章章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质18-1 18-1 静电场中的导体静电场中的导体大学大学物理物理三三 静电屏蔽静电屏蔽 1 1屏蔽外电场屏蔽外电场外电场外电场 空腔导体可以屏蔽外电场空腔导体可以屏蔽外电场, , 使空腔内物体不受外电使空腔内物体不受外电场影响场影响. .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12第第18章章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质18-1 18-1 静电场中的导体静电场中的导体大学大学物理物理 接地空腔导体接地空腔导体将使外部空间
7、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+13第第18章章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质18-1 18-1 静电场中的导体静电场中的导体大学大学物理物理图18-11它们周围无其他带电体或导体，它们之间相距也非常远。今用一根细导线把它们相连，若给它们带上一定电荷后，求它们表面的电荷面密度之比。【例18-1】 设有两个半径分别为和的金属球，解 设两个金属球表面分别带有电荷 14第第18章章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质1
8、8-1 18-1 静电场中的导体静电场中的导体大学大学物理物理例例2 有一内半径有一内半径R2，外半径为，外半径为R3的金属球壳。在球壳的金属球壳。在球壳中放一半径为中放一半径为R1的同心金属球，球壳和球均带有的同心金属球，球壳和球均带有q 的的正电荷。问：（正电荷。问：（1）两球电荷分布；（）两球电荷分布；（2）球心的电势；）球心的电势；（3）球壳电势。）球壳电势。解：解：解：解：（r R1 ）（R1 rR2 ）（1）电荷）电荷+q分布在内球表面。分布在内球表面。球壳内表面带电荷球壳内表面带电荷 -q。球壳外表面带电荷球壳外表面带电荷 2q。（R2 r R3 ）R1R2R315第第18章章
9、静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质18-1 18-1 静电场中的导体静电场中的导体大学大学物理物理（2）（3）R3R2R116第第18章章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质18-1 18-1 静电场中的导体静电场中的导体大学大学物理物理例：在一接地导体球附近，有一电量为例：在一接地导体球附近，有一电量为q q的点电荷，的点电荷，q q离导体球离导体球球心的距离为球心的距离为r r，球半径为，球半径为R R，求导体球上的感应电荷的电量。求导体球上的感应电荷的电量。解：设导体上感应电荷解：设导体上感应电荷 为为 ， 。RoA-q+r-+-注意：注意：O点的电势为零，点的电势为
10、零，且是且是 和和 共同产生共同产生的电场叠加的结果。的电场叠加的结果。17第第18章章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质18-1 18-1 静电场中的导体静电场中的导体大学大学物理物理-解 导体静电平衡，此球面上感应电荷分布必定不均匀，及感应电荷在距球心试求金属球面上的感应电荷总量为球外不远处放置一点电荷，电荷量为，与球心相距【例18-4】 如图所示，有一半径为 的不带电的金属球，处的点产生的电势。但显然Ro-q+r-+18第第18章章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质18-1 18-1 静电场中的导体静电场中的导体大学大学物理物理-但显然Ro-q+r-+解 导体静电
11、平衡，此球面上感应电荷分布必定不均匀，19第第18章章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质18-1 18-1 静电场中的导体静电场中的导体大学大学物理物理BAq1q2 例例 两块导体平板，面积为两块导体平板，面积为S，分别带电荷分别带电荷q1和和q2，两极两极板间距远小于平板的线度。求平板各表面的电荷密度。板间距远小于平板的线度。求平板各表面的电荷密度。解：解：解：解：电荷守恒：电荷守恒：由静电平衡条件，导体板内由静电平衡条件，导体板内E = 0234120第第18章章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质18-1 18-1 静电场中的导体静电场中的导体大学大学物理物理例例 在内外半径分别为在内外半径分别为R2和和R3的导体球壳内，有一个半径的导体球壳内，有一个半径为为R1的导体小球，小球与球壳同心，让小球与球壳分别带的导体小球，小球与球壳同心，让小球与球壳分别带上电荷量上电荷量q和和Q。试求：试求：（1）小球的电势，球壳内、外表面的电势；）小球的电势，球壳内、外表面的电势； （2）小球与球壳的电势差；）小球与球壳的电势差； （3）若球壳接地，再求小球与球壳的电势差。）若球壳接地，再求小球与球壳的电势差。 R1R2R321
