静电屏蔽■在静电平衡状态下 起到了保 空不论导体壳本 护所包围 膣身是否带电, 区域的作 提还是外界是否 用,使其 供存在电场,腔 不受导体 壳外表面 了内和导体壳上 上电荷分 都无电场 布以及外 界电场的 静 作用 电不论导体壳本身 静电屏蔽 屏|是否带电,还是 Q≠ 的的荡那响内 外一无→内 外 件 有影响 内 若外壳接地,内、 外均无影响 2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
2005.2 北京大学物理学院王稼军编写 静电屏蔽 ◼ 在静电平衡状态下 不论导体壳本 身是否带电， 还是外界是否 存在电场, 腔 内和导体壳上 都无电场 不论导体壳本身 是否带电，还是 外界是否存在电 场,都不影响腔内 的场强分布 起到了保 护所包围 区 域的作 用 ，使其 不受导体 壳外表面 上电荷分 布以及外 界电场的 作 用 —— 静电屏蔽 空 腔 提 供 了 一 个 静 电 屏 蔽 的 条 件 若外壳接地，内、 外均无影响 外 内 外 内 ⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯→ 有影响 无影响
讨论 ■静电屏蔽是由导体静电平衡条件决定 ■由于电荷有正、负——静电屏蔽 ■静电屏蔽应用:屏蔽室、高压带电操作等 ■要透彻理解“静电屏蔽”问题要用到静电 场边值问题的唯一性定理。 ■思考:引力能否屏蔽? 2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
2005.2 北京大学物理学院王稼军编写 讨论： ◼ 静电屏蔽是由导体静电平衡条件决定 ◼ 由于电荷有正、负 —— 静电屏蔽 ◼ 静电屏蔽应用：屏蔽室、高压带电操作等 ◼ 要透彻理解“静电屏蔽”问题要用到静电 场边值问题的唯一性定理。 ◼ 思考：引力能否屏蔽？
FIGURE 26-20 A large spark jumps to the cars body and then exits by moving across the insulated left front tire (note the flash there), leaving the person inside un- harmed -o 2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
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电容和电容器 ■孤立导体的电容 孤立导体:空间只有一个导体,在其附近没有其它导 体和带电体 ■物理意义:使导体每升高单位电势所需的电量 定义 C=9与导体的形状、介质樣 导体储能能力 U1与q、U无关 IC 单位:法拉,F 10F(微法)=102uF(沙法) 2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
2005.2 北京大学物理学院王稼军编写 电容和电容器 ◼ 孤立导体的电容 ◼ 孤立导体：空间只有一个导体，在其附近没有其它导 体和带电体 ◼ 物理意义：使导体每升高单位电势所需的电量 ◼ 定义 导体储能能力 与q、U无关 与导体的形状、介质有关 = U q C ：法 拉， F（微 法） F（沙 法） V C F 6 1 2 10 10 1 1 单 位 1 = = =
D B 电容器 q 导体附近有其它导体存在, 则导体的电势不仅与它本身 ∝C 所带的电量有关,而且还与 B 其它导体的形状和相对位置 有关。 U-U B 孤立导体球电容器 Q C 4兀EnR 4丌EnR 20052 北京大学物理学院王稼军编写
2005.2 北京大学物理学院王稼军编写 电容器 ◼ 导体附近有其它导体存在， 则导体的电势不仅与它本身 所带的电量有关，而且还与 其它导体的形状和相对位置 有关。 ◼ 孤立导体球电容器 UA −UB q UA UB q C − = R U Q C R Q U 0 0 , 4 4 = = =
平行板电容器 板的线度>>板间距离两块带等量异号电 荷的无限大平面板(忽略边缘效应 E e E·dl=-e qc AB B ■同心球形电容器 U,-U, g Rr-r Rr B C=4IEo1AD 4丌ER,R AB R B 20052 北京大学物理学院王稼军编写
2005.2 北京大学物理学院王稼军编写 ◼ 平行板电容器 ◼ 板的线度>>板间距离——两块带等量异号电 荷的无限大平面板（忽略边缘效应） S d qd E U E dl e AB e 0 0 0 , = = = = d S U U q C A B 0 = − = ◼ 同心球形电容器 B A A B A B B A A B R R R R C R R q R R U U − = − − = 0 0 , 4 4
同轴柱形电容器 g_In R 2丌E ABJA2兀07 276lR R AB B R 分布电容 任何导体间均存在电容,如导线之间、人体 与仪器之间—分布电容,一般分布电容很小, 可以忽略 尽管电容器与q、U无关,但实际上,电容器对 加在两极上的电压仍有限制,原因是因为过高 电压下,电容器两极间的介质有可能被击穿 电容器指标:电容值;耐压 2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
2005.2 北京大学物理学院王稼军编写 ◼ 同轴柱形电容器 A B B A A B R R l q dr r U ln 2 2 0 0 = = A AB B R R l U q C ln 2 0 = = ◼ 分布电容 ◼ 任何导体间均存在电容，如导线之间、人体 与仪器之间——分布电容,一般分布电容很小， 可以忽略 ◼ 尽管电容器与q、U无关，但实际上，电容器对 加在两极上的电压仍有限制，原因是因为过高 电压下，电容器两极间的介质有可能被击穿。 ◼ 电容器指标：电容值；耐压
电容器 电容器储能 电 电 ■电容器的能量是如 何储存起来的? ■电容器极板上的电 电源 荷是一点一点聚集 起来的,聚集过程极板上电子 另一极板上 中,外力克服电场(拉出e为正) (得电子为 负) 力做功 电容 器体系静电能。 电源做功 消耗化学能 20052 北京大学物理学院王稼军编写
2005.2 北京大学物理学院王稼军编写 电容器储能 ◼ 电容器的能量是如 何储存起来的？ ◼ 电容器极板上的电 荷是一点一点聚集 起来的，聚集过程 中，外力克服电场 力做功 ——电容 器体系静电能。 一极板上电子 （拉出 e为正） 另一极板上 （得电子为 负） 电源做功 消耗化学能
设电容器的电容为C,某一瞬时极板带电量绝对值 为q(t),则该瞬时两极板间电压为()9() C 此时在继续将电量为-dq的电子从正极板一>负 极板,电源作多少功? dA=-da=dwe =-dqU-u 静电 lq(u-u=u(t)dq 电量 能」W。= u(t)dq eg(t 1 0 2 C 2005.2 北京大学物理学院王稼军编写
2005.2 北京大学物理学院王稼军编写 设电容器的电容为C，某一瞬时极板带电量绝对值 为q(t)，则该瞬时两极板间电压为 ◼ 此时在继续将电量为-dq的电子从正极板—>负 极板，电源作多少功？ C q t u t ( ) ( ) = dq U U u t dq dA dA dWe dq U U ( ) ( ) ' ( ) = − = = − = = − − + − − + C Q dq C q t W u t dq Q Q e 2 0 0 2 ( ) 1 = ( ) = = 静 电 能 电量 0——>Q