第六章 静电场中的导体和电介质
第六章 静电场中的导体和电介质
§6-1导体的静电平衡性质 6-1-1 导体的静电平衡条件 金属导体特征：存在大量的自由电子 静电感应： 在外电场影响下，导体 ⊕ 表面不同部分出现正负电 ⊕ 荷的现象。 E =0 静电平衡： 尘 导体内部和表面没有电 ⊕ 荷的宏观定向运动
E0 §6-1 导体的静电平衡性质 6-1-1 导体的静电平衡条件 金属导体特征：存在大量的自由电子 F - E - + E = 0 - - - - - - + + + + + + 静电感应： 在外电场影响下，导体 表面不同部分出现正负电 荷的现象。 静电平衡： 导体内部和表面没有电 荷的宏观定向运动
感应电荷： 因静电感应而在导体两侧表面上出现 的电荷。 静电平衡时导体中的电场特性： (1)导体内部的电场强度处处为零。导体表 面的电场强度垂直与导体的表面。 (2)导体内部和导体表面处处电势相等，整 个导体是个等势体。 E=0
E 感应电荷： 因静电感应而在导体两侧表面上出现 的电荷。 静电平衡时导体中的电场特性： （1）导体内部的电场强度处处为零。导体表 面的电场强度垂直与导体的表面。 （2）导体内部和导体表面处处电势相等，整 个导体是个等势体。 F - E = 0
6-1-2静电平衡时导体上的电荷分布 (1)在静电平衡下，导体所带的电荷只能分布在 导体的表面，导体内部没有净电荷。 人Ed=∑9 8 E=0 E=0→∑9，=0 结论： 导体内部没有净电荷，电荷只能分布在导体表面
6-1-2 静电平衡时导体上的电荷分布 （1） 在静电平衡下，导体所带的电荷只能分布在 导体的表面，导体内部没有净电荷。 = i S E S q 0 1 d E = 0 qi = 0 导体内部没有净电荷，电荷只能分布在导体表面。 结论： + + + + + + + + + + + + + + E = 0 S
(2)处于静电平衡的导体，其表面上各点的电荷 密度与表面邻近处场强的大小成正比。 高斯定理： o ds E 80 (3)静电平衡下的孤立导体，其表面处电荷密度σ 与该表面曲率有关，曲率(1/R)越大的地方电荷密 度也越大，曲率越小的地方电荷密度也越小
（2） 处于静电平衡的导体，其表面上各点的电荷 密度与表面邻近处场强的大小成正比。 高斯定理： 0 d d S E S = 0 E = dS E （3） 静电平衡下的孤立导体，其表面处电荷密度 与该表面曲率有关，曲率（1/R）越大的地方电荷密 度也越大，曲率越小的地方电荷密度也越小
尖端放电： ⊕ ⊕
+ + + + + + ++ + + + + + + ++ + + + + + 尖端放电： - - ++ + + + + ++ + +
6-1-3空腔导体 1.腔内无带电体 5.ds=∑a E=0→∑9，=0 结论：电荷分布在导体外表面，导体内部和内表 面没净电荷
6-1-3 空腔导体 1．腔内无带电体 + + + + + + + + + + + + + + S = i S E S q 0 1 d E = 0 qi = 0 电荷分布在导体外表面，导体内部和内表 面没净电荷。 结论：
2.腔内有带电体 高斯面S E=0→∑9，=0 9=-9 结论： 在静电平衡下，电荷分布在导体内、外两个表 面，其中内表面的电荷是空腔内带电体的感应电 荷，与腔内带电体的电荷等量异号
2. 腔内有带电体 E = 0 qi = 0 q = −q 在静电平衡下，电荷分布在导体内、外两个表 面，其中内表面的电荷是空腔内带电体的感应电 荷，与腔内带电体的电荷等量异号。 结论：
6-1-4 静电屏蔽 静电屏薇：一个接地的空腔导体可以隔离内外 电场的影响。 1.空腔导体，腔内没有电荷 空腔导体起到屏蔽外电场 的作用。 2.空腔导体，腔内存在电荷 接地的空腔导体可以屏蔽 内电场、外电场的影响
6-1-4 静电屏蔽 1. 空腔导体，腔内没有电荷 空腔导体起到屏蔽外电场 的作用。 接地的空腔导体可以屏蔽 内电场、外电场的影响。 一个接地的空腔导体可以隔离内外 电场的影响。 静电屏蔽： 2. 空腔导体，腔内存在电荷 +q - - - - - - - - +q - - - - - - - - + + + + + + + +
例1有一外半径R1,内半径为R,的金属球壳。在球壳 中放一半径为R的金属球，球壳和球均带有108C的正 电荷。问：（1)两球电荷分布；（2)球心的电势； (3)球壳电势。 解：(1)电荷+q分布在内球表面。 球壳内表面带电荷-q。 球壳外表面带电荷2q。 E3=0 (rR) 4π8r
例1 有一外半径R1，内半径为R2的金属球壳。在球壳 中放一半径为R3的金属球，球壳和球均带有10-8C的正 电荷。问：（1）两球电荷分布；（2）球心的电势； （3）球壳电势。 解： E3 = 0 （r R1 ） R R3 2 R1