第十二章 静电场中的导体和电介质.ppt

文档介绍：同学们好
人要有毅力,
人要有毅力,
否则将一事无成。
否则将一事无成。
居里夫人
居里夫人
同学们好!
同学们好!
静电场中导体和介质
第十二章
静电场中的导体和电介质
conductor and dieletric
in electrostatic field
chapter 12
本章内容
本章内容
电容器及其电容
静电场中的电介质
静电场中的导体
静电场的能量
高斯定理在电介质中的表达
第一节
静电场中的导体
conductor in electrostatic field
s
s
12 - 1
静电感应
一、导体的静电平衡
导体内有大量自由电子
它们不停地作热运动
无外电场时自由电子分布均匀
导体整体不显电性
若施以
外电场
E
0
自由电子定向漂移
电荷重新分布
导体两端出现
等量异号电荷
称为
静电感应
E
0
静电平衡
静电感应所产生的
感生电荷产生一个
附加电场
E
E
导体内合电场为
+
E
E
0
E
E
当
E
0
E
E
时
自由电子停止定向漂移
自由电子不断漂移
附加电场不断增大
静电平衡
+
E
E
0
E
E
0
导体达到
导体内合电场
E
0
E
0
E
E
E
0
E
0
静电平衡条件
导体内
E
0
导体达到静电平衡的条件
导体内部的场强处处为零(否则电子定向运动不会停止);
1.
导体表面的场强处处垂直于导体表面(否则电子会沿导体表面作定向运动)。
2.
不论导体的内部或表面,
均无电子作定向运动
此时
U
a
U
b
h
E
d
l
a
b
0
导体的
整体
成为
等势体
表面
等势面
成为
3.
定性示例
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
导体
导体
0
E
内
体
等势
等势
面
E
E
处于静电平衡状态下的导体,尽管导体表面呈现有正、负
电荷分布,而且电荷的面密度随表面曲率变化而有所不同,但
导体表面以及整个导体中的任何两点之间都不会有电势差。
实心导体
二、静电平衡时导体上的电荷分布
因静电平衡时
E
0
导体内处处
在导体内任意区域作高斯面
s
e
f
E
d
s
s
0
则
q
i
S
故
0
导体内部处处无凈电荷
凈电荷只能分布于其外表面
讨论三类典型情况
E
及静电场的高斯定理
e
f
E
d
s
q
i
S
e
0
1
s
根据
导体的静电平衡条件
0
导体内
和电荷守恒定律
实心导体
s
1.
空腔无荷导体
可能
可能
内表面无电荷
内表面有等量异号电荷
腔内无电荷的空腔导体
其电荷只能分布在
导体的外表面
成立
(
)
s
+
+
+
与静电平衡时
导体为等势体
相矛盾
排除
此可能性
(
)
腔内无电荷的空腔导体
s
面
表
内
面
表
外
e
f
E
d
s
s
0
则
q
i
S
0
因静电平衡时
E
0
导体内处处
故
作高斯面
s
在导体内包围空腔
s
面上处处
E
0
得
2.