文档介绍：1
§ 静电场中的导体
金属导体特征:体内存在大量的自由电子
(1)无外场时自由电子无规运动: “电子气”
(2)在外场中:
无规运动+宏观定向运动
——“静电感应”
(3)导体表面出现感应电荷,并产生附加电场。
此过程一直进行到导体达到静电平衡状态。
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静电平衡状态:导体内部及表面均无电荷定向运动,导体上电荷及空间电场分布达到稳定。
或:
(1)导体是等势体;
(2)导体表面是等势面, 且表面电势与内部相等。
条件:
(1)导体内部的场强处处为零, 即
(2)导体表面外紧邻导体处的
场强垂直于导体表面。
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(1)实心导体的电荷(净电荷)只能分布在导体的表面上。
在导体内任取一高斯面S(宏观小,微观大),由高斯定理
净电荷只分布于外表面
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
静电平衡条件
=0
-
-
-
-
-
+
+
+
+
=0
+
4
a
b
?
(2)空腔导体且腔内无电荷,电荷(净电荷)只能分布在外表面上。
同理,导体内
紧贴内表面作高斯面S
即空腔内表面无净电荷。
但是否会出现的情况?即空腔内表面出现等量异号的电荷?如图所示。
S
=0
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即电场线不能进入腔内----静电屏蔽。
净电荷只能分布于外表面
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
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(3)空腔导体,腔内有电荷q, 导体自身带电Q, 则空腔内表面带电-q, 空腔外表面带电Q+q。
+q
紧贴内表面作高斯面S
即空腔内表面电荷与腔内电荷等量异号。
空腔外表面电荷由电荷守恒可得:Q+q
Q
q
+
S
-q
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空腔能屏蔽腔内电荷q的电场吗?
腔不接地:腔内不受腔外电荷影响
腔外要受腔内电荷影响
腔接地:内外电场互不影响。
问题
+
+
+
+
+
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(4)孤立导体表面电荷的分布遵从如下规律:
导体表面曲率大的地方,电荷面密度大;导体表面曲率小的地方,电荷面密度小。如图所示。
这一结论已被尖端放电所证实。
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过表面紧邻处P(该处电荷面密度为σ)作平行于表面的面元S, 以S为底,过P 点的法线为轴,作如图高斯面S。
或
即导体表面附近的场强,大小等于该处电荷面密度的1/o倍,方向垂直于导体表面。
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思考题:
(1) 设带电导体表面某点电荷密度为,外侧附近场强
,现将另一带电体移近,该点场强是否变化?
公式是否仍成立?
(2) 无限大带电平面(电荷面密度为)两侧的场强为
;这个公式对于有限大的均匀带电面的两紧
邻处的场强也成立。而带电导体表面(该处面电荷密度
为)附近的场强为,两者是否矛盾?