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1、第3章静电场中的导体第1页，本讲稿共17页一、导体的静电平衡条件一、导体的静电平衡条件1、金属导体、金属导体的电结构的电结构从从微微观观角角度度来来看看，金金属属导导体体是是由由带带正正电电的的晶晶格格点点阵阵（离离子子实实）和和自自由由电电子子构构成成，晶晶格格不不动动，相相当当于于骨骨架架，而而自自由由电电子子在在内内部部可可自自由由运运动动，充充满满整整个个导导体体，是是公有化公有化的。的。第2页，本讲稿共17页当当导导体体不不带带电电，也也不不受受外外电电场场作作用用时时，自自由由电电子子均均匀匀分分布布，只只做做热热运运动动而而没没有有定定向向的的宏宏观观电电荷荷移移动动，因因而而整
2、整个个金金属属导导体体从从宏宏观观上上看看是是电电中中性的。性的。一、导体的静电平衡条件一、导体的静电平衡条件1、金属导体、金属导体的电结构的电结构第3页，本讲稿共17页E0E0E2、静电感应静电感应一、导体的静电平衡条件一、导体的静电平衡条件在在静静电电场场 中中，导导体体中中的的自自由由电电子子在在 作作用用下下定定向向运运动动，引引起起导导体体内内部部正正负负电电荷荷的的重重新新分分布布，反过来又引起导体内外电场的重新分布。反过来又引起导体内外电场的重新分布。第4页，本讲稿共17页 不不管管导导体体原原来来是是否否带带电电和和有有无无外外电电场场的的作作用用，导导体体内内部部和和表表面面
3、都都没没有有电电荷荷的的宏宏观观定定向向运运动的状态称为导体的静电平衡状态。动的状态称为导体的静电平衡状态。3、导体的、导体的静电平衡静电平衡状态状态一、导体的静电平衡条件一、导体的静电平衡条件第5页，本讲稿共17页(1)当导体达到静电平衡状态时，当导体达到静电平衡状态时，即：导体内部处处电场强度为零。即：导体内部处处电场强度为零。一、导体的静电平衡条件一、导体的静电平衡条件E0E0E第6页，本讲稿共17页(2)导体表面的电场与导体表面垂直。导体表面的电场与导体表面垂直。一、导体的静电平衡条件一、导体的静电平衡条件导体导体第7页，本讲稿共17页处于静电平衡的导体是等势体，导体表面是等势面。处于
4、静电平衡的导体是等势体，导体表面是等势面。一、导体的静电平衡条件一、导体的静电平衡条件4、导体、导体静电平衡静电平衡条件的另一种表述条件的另一种表述abL第8页，本讲稿共17页在导体内作任意形状的封闭曲面在导体内作任意形状的封闭曲面 S，则，则二、静电平衡的导体上的电荷分布二、静电平衡的导体上的电荷分布1、导导体体内内部部不不存存在在净净电电荷荷，电电荷荷只只能能分布在导体外表面上。分布在导体外表面上。S第9页，本讲稿共17页做做一一柱柱形形高高斯斯面面，上上底底在在导导体体外外,下下底底在在导导体体内内，侧面与表面垂直。侧面与表面垂直。二、静电平衡的导体上的电荷分布二、静电平衡的导体上的电荷
5、分布2、导导体体外外表表面面各各处处的的面面电电荷荷密密度度与与该该处的电场强度的大小成正比。处的电场强度的大小成正比。S第10页，本讲稿共17页二、静电平衡的导体上的电荷分布二、静电平衡的导体上的电荷分布 S第11页，本讲稿共17页二、静电平衡的导体上的电荷分布二、静电平衡的导体上的电荷分布q一一般般来来说说，表表面面突突出出尖尖锐锐的的地地方方，面电荷密度较大；面电荷密度较大；3、对对于于孤孤立立导导体体，静静电电平平衡衡时时，面面电电荷荷的的分分布布与与导导体体形形状状有有关关，表表面面曲曲率率越越大，面电荷密度也越大。大，面电荷密度也越大。q表面平坦处面电荷密度较小；表面平坦处面电荷密
6、度较小；q表表面面凹凹陷陷处处面面电电荷荷密密度度更更小小，甚甚至至为零。为零。第12页，本讲稿共17页生生激激烈烈运运动动而而产产生生碰碰撞撞电电离离，与与尖尖端端电电荷荷异异号号的的离离子子受受到到吸吸引引而而趋趋向向尖尖端端，与与尖尖端端电电荷荷同同号号的的离离子子受受到到排排斥斥而而飞飞离离尖尖端端，形形成成“电电风风”，可可使使火火焰上部偏斜。这即是焰上部偏斜。这即是尖端放电尖端放电。电晕电晕 避雷针避雷针q在在导导体体尖尖端端，电电荷荷密密度度很很大大，表表面面电电场场很很强强，可可使使空空气气分分子子电电离离，或或使使空空气气中中残残留的离子发留的离子发二、静电平衡的导体上的电荷
7、分布二、静电平衡的导体上的电荷分布第13页，本讲稿共17页q导导体体放放入入静静电电场场中中时时，导导体体上上的的电电荷荷与与导导体体外的电场都会重新分布达到新的平衡。外的电场都会重新分布达到新的平衡。三、有导体存在时静电场的分析与计算三、有导体存在时静电场的分析与计算q 例例第14页，本讲稿共17页q在在导导体体空空腔腔外外有有电电荷荷存存在在时时，由由于于导导体体静静电电平平衡衡的的性性质质，不不难难证证明明，腔腔外外电电荷荷与与空空腔腔外外表表面面的的感感应应电电荷荷在腔内产生的总电场为零。即在腔内产生的总电场为零。即说说明明导导体体空空腔腔可可把把腔腔外外电电场场屏屏蔽蔽住住。这这个个现现象象称称为为静电屏蔽静电屏蔽。四、静电屏蔽四、静电屏蔽第15页，本讲稿共17页q屏蔽线屏蔽线q间接验证库仑定律的正确性间接验证库仑定律的正确性四、静电屏蔽四、静电屏蔽第16页，本讲稿共17页第17页，本讲稿共17页