§2.1静电场中的导体 1.导体的静电平衡条件 2.电荷分布 3.导体壳(腔内无带电体的情形) 4.导体壳(腔内有带电体的情形)
§2.1 静电场中的导体 1.导体的静电平衡条件 2.电荷分布 3.导体壳(腔内无带电体的情形) 4.导体壳(腔内有带电体的情形)
2.1.1导体的静电平衡条件 当一带电体系中的电荷静止不动,从而电 场分布不随时间变化时,则该带电体系达 到了静电平衡。 均匀导体的静电平衡条件就是其体内场强 处为0。 从导体静电平衡条件还可导出以下推论: (1)导体是个等位体,导体表面是个等位 (2)导体以外靠近其表面地方的场强处处 与表面垂直
2.1.1 导体的静电平衡条件 当一带电体系中的电荷静止不动,从而电 场分布不随时间变化时,则该带电体系达 到了静电平衡。 均匀导体的静电平衡条件就是其体内场强 处为0。 从导体静电平衡条件还可导出以下推论: (1)导体是个等位体,导体表面是个等位 面。 (2)导体以外靠近其表面地方的场强处处 与表面垂直
2.1.2电荷分布 1)体内无电荷 在达到静电平衡时,到体内部处处没有未 抵消的静电荷(即电荷得体密度pe0), 电荷只分布在导体的表面 (2)面电荷密度与场强的关系 在静电平衡状态下,导体表面之外附近空 间的场强E与该处导体表面面电荷密度 有始下关系:B=0。/o
2.1.2 电荷分布 (1)体内无电荷 在达到静电平衡时,到体内部处处没有未 抵消的静电荷(即电荷得体密度ρe= 0 ), 电荷只分布在导体的表面。 (2)面电荷密度与场强的关系 在静电平衡状态下,导体表面之外附近空 间的场强E 与该处导体表面面电荷密度σ e 有如下关系: E=σe/ε0
(3)表面曲率的影响尖端放电 孤立导体表面附近的场强分布同教材中式 (2.1),即尖端的附近场强大,平坦的地 方次之,凹进的地方最弱。当导体尖端附 近的电场特别强时,就会导致尖端放电
(3)表面曲率的影响 尖端放电 孤立导体表面附近的场强分布同教材中式 (2.1),即尖端的附近场强大,平坦的地 方次之,凹进的地方最弱。当导体尖端附 近的电场特别强时,就会导致尖端放电
2.1.3导体壳(腔内无带电体的情形) (1)基本性质 当导体壳内没有其它带电体时,在静电 平衡下,(i)导体壳的内表面上处处没 有电荷,电荷只能分布在外表面;(ⅱ) 空腔内没有电场,或者说,空腔内的电位 处处相等。 (2)法拉第圆筒 如教材中图2-10所示,圆筒C即为法拉第 圆筒,它能把带电体上的全部电荷转移到 圆筒C的外表面上去
2.1.3 导体壳(腔内无带电体的情形) (1)基本性质 当导体壳内没有其它带电体时,在静电 平衡下,(ⅰ)导体壳的内表面上处处没 有电荷,电荷只能分布在外表面;(ⅱ) 空腔内没有电场,或者说,空腔内的电位 处处相等。 (2)法拉第圆筒 如教材中图2-10所示,圆筒C即为法拉第 圆筒,它能把带电体上的全部电荷转移到 圆筒C的外表面上去
(3)库仑平方反比率的精确验证 用实验方法来研究导体内部是否确实没 有电荷,可以比库仑扭秤实验远为精确的 验证平方反比律。 卡文迪许的验证实验装置见教材中图2 11。实验时,先使连接在一起的球1和壳3 带电,然后将导线抽出,将球壳3的两半分 开并移去,再用静电计检验球1上的电荷 反复实验结果表明球1上总没有电荷
(3)库仑平方反比率的精确验证 用实验方法来研究导体内部是否确实没 有电荷,可以比库仑扭秤实验远为精确的 验证平方反比律。 卡文迪许的验证实验装置见教材中图2- 11。实验时,先使连接在一起的球1和壳3 带电,然后将导线抽出,将球壳3的两半分 开并移去,再用静电计检验球1上的电荷。 反复实验结果表明球1上总没有电荷
2.1.4导体壳(腔内有带电体的情形) (1)基本性质 当导体壳腔内有其它带电体时,在静电 平衡状态下,导体壳的内表面所带电荷与 腔内电荷的代数和为0。 (2)静电屏蔽 导体壳的表面“保护”了它所包围的区 域,使之不受导体壳外表面上的电荷或外 界电场的影响,这种现象称为静电屏蔽。 静电屏蔽现象在实际中有重要的应用
2.1.4 导体壳(腔内有带电体的情形) (1)基本性质 当导体壳腔内有其它带电体时,在静电 平衡状态下,导体壳的内表面所带电荷与 腔内电荷的代数和为0。 (2)静电屏蔽 导体壳的表面“保护”了它所包围的区 域,使之不受导体壳外表面上的电荷或外 界电场的影响,这种现象称为静电屏蔽。 静电屏蔽现象在实际中有重要的应用