《2021-2022学年高二物理竞赛课件：导体电学.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021-2022学年高二物理竞赛课件：导体电学.pptx（13页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、导体电学1.金属导体与电场的相互作用金属导体与电场的相互作用金属导体特征：体内存在大量的自由电子金属导体特征：体内存在大量的自由电子(1)无外场时自由电子无规运动无外场时自由电子无规运动:“电子气电子气”(2)在外场在外场 中，无规运动中，无规运动+宏观定向宏观定向运动运动-“静电感应静电感应”(3)导体表面出现感应电荷，并产生导体表面出现感应电荷，并产生附加电场附加电场 ,直至静电平衡。直至静电平衡。Eo例例 计算电偶极子电场的电势和场强。计算电偶极子电场的电势和场强。解解 （1）电偶极子电场的电势：）电偶极子电场的电势：任一场点任一场点P的极坐标为的极坐标为(x,y)，则该点的电势，则该点
2、的电势 由于由于-q+qlrr+r-oxyP（2）电偶极子电场的场强）电偶极子电场的场强-q+qlrr+r-oxyP对于电偶极子中垂线上各点对于电偶极子中垂线上各点 场强的大小：场强的大小：若将若将 带入上式得：带入上式得：-q+qlrr+r-oxyP2.导体的静电平衡导体的静电平衡导体内部及表面均无电荷定向运动，导体上电荷及空间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电场分布达到稳定.或或:(1)(1)导体是等势体导体是等势体;(2)(2)导体表面是等势面导体表面是等势面,且表面电势与内部相等。且表面电势与内部相等。条件：条件：(1)导体内部的场强处处为零导体内部的场
3、强处处为零,即即 (2)导体表面附近的场强方向垂直于导体表面。导体表面附近的场强方向垂直于导体表面。3.静电平衡时导体上的电荷分布静电平衡时导体上的电荷分布(1)实心导体的实心导体的电荷电荷只能分布在导体的表面上。只能分布在导体的表面上。在导体内任取一高斯面在导体内任取一高斯面S(宏观小，宏观小，微观大微观大)净电荷只分布于外表面净电荷只分布于外表面+静电平衡条件静电平衡条件(2)腔内无带电体的导体空腔，腔内无带电体的导体空腔，电荷电荷只能分布在外表面上。只能分布在外表面上。同上，导体内同上，导体内紧贴内表面作高斯面紧贴内表面作高斯面S即空腔内表面无即空腔内表面无净净电荷。电荷。但是否会出现但
4、是否会出现 的情况？的情况？即空腔内表即空腔内表面出现等量异号的电荷，如图所示。面出现等量异号的电荷，如图所示。Sab电场线不能进入腔内，即：电场线不能进入腔内，即：静电屏蔽静电屏蔽。净电荷只能分布于外表面净电荷只能分布于外表面+(3)腔内有带电体腔内有带电体q的导体空腔的导体空腔,若带电若带电Q,则空腔内表面带电则空腔内表面带电-q,空腔外表面带电空腔外表面带电q+Q。Sq+Q+q-q紧贴内表面作高斯面紧贴内表面作高斯面S即空腔内表面电荷与腔内电荷等值异号。即空腔内表面电荷与腔内电荷等值异号。空腔外表面电荷由电荷守恒可得：空腔外表面电荷由电荷守恒可得：q+Q(4)孤立导体表面电荷的分布遵从如
5、下规律：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。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。这一结论已被尖端放电所证实。导体表面附近的场强导体表面附近的场强 过表面紧邻处过表面紧邻处P作平行于表面作平行于表面的面元的面元 S,以以 S为底，过为底，过P 点的点的法法向为轴，作如图高斯面向为轴，作如图高斯面S。或或：即导体表面附近的场强，大小与该处面电荷密度即导体表面附近的场强，大小与该处面电荷密度 成正比，成正比，方向垂直于导体表面。方向垂直于导体表面。例例 A、B、C是三块平行金属板，面积均为是三块平行金属板，面积均为S=200cm2,A、B相距相距d2=4.0cm,A、C相距相距d1=2.0cm，B、C两板都接地。设两板都接地。设A板板带电带电q=3.010-7C,不计边缘效应，求不计边缘效应，求B板和板和C板上的感应电荷，板上的感应电荷，以及以及A板的电势。板的电势。CABd1d2解解 设设A板左面带电板左面带电q1，右面带电，右面带电q2;q1+q2=q根据题意：根据题意：UA-UB=UA-UCq1-q1q2-q2则则C板右面将带电板右面将带电-q1，B板左面将板左面将带带 电电-q2。显然。显然即：即：而：而：