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1、第第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体8.6.1 8.6.1 静电感应静电感应 静电平衡静电平衡金属导体：金属导体：体内体内存在大量的可自由移动的电子存在大量的可自由移动的电子 电介质（绝缘体）：电介质（绝缘体）：体内没有可自由移动的电子体内没有可自由移动的电子半导体半导体 ：介于上述两者之间介于上述两者之间静电感应现象：静电感应现象：当把金属导体放在外电场中时，导当把金属导体放在外电场中时，导体中的自由电子将在外电场力的体中的自由电子将在外电场力的 作作用下发生宏观的定向移动，从而使用下发生宏观的定向移动，从而使导体上的电荷重新分布。导体上的电荷重新分布。第
2、第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体+感应电荷感应电荷静电感应现象：静电感应现象：第第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体+第第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体+导体内电场强度导体内电场强度外电场强度外电场强度感应电荷电场强度感应电荷电场强度导体内部和导体内部和表面没有电表面没有电荷作定向移荷作定向移动，导体处动，导体处于于静电平衡静电平衡状态状态第第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体静电平衡条件：静电平衡条件：（2）导体表面处电场强度的方向，都与导导体表面处
3、电场强度的方向，都与导体表面垂直体表面垂直.（1）导体内部任何一点处的电场强度为零；导体内部任何一点处的电场强度为零；第第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体导体内各点电势相等导体内各点电势相等推论：推论：导体为等势体导体为等势体+第第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体+导体表面为等势面导体表面为等势面推论：推论：导体为等势体导体为等势体导体内各点电势相等导体内各点电势相等第第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体8.6.28.6.2 静电平衡时导体上静电平衡时导体上的的电荷分布电荷分布+结论结论：
4、导体内没有净电荷，导体内没有净电荷，电荷只分布在导体的表面电荷只分布在导体的表面1实心导体实心导体2 2有空腔导体有空腔导体 空腔内无电荷空腔内无电荷电荷分布在表面上，电荷分布在表面上，是分布在内表面上还是外表面上？是分布在内表面上还是外表面上？第第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体若内表面带电若内表面带电所以内表面所以内表面不不带电带电+-结论结论：电荷分布在外表面上（内表面无电荷）；电荷分布在外表面上（内表面无电荷）；空腔内没有电场，即空腔内的电势处处相等。空腔内没有电场，即空腔内的电势处处相等。+矛矛盾盾导体是等势体导体是等势体第第8 8章章 静电场静电
5、场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体 空腔内有电荷空腔内有电荷电荷分布在表面上电荷分布在表面上内表面上有电荷吗？内表面上有电荷吗？结论结论 当空腔内有电荷当空腔内有电荷 时时,内表面因静电感应出内表面因静电感应出现等值异号的电荷现等值异号的电荷 ，外表面有感应电荷外表面有感应电荷 （电荷（电荷守恒）守恒）第第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体+为表面电荷面密度为表面电荷面密度 作钱币形高斯面作钱币形高斯面 S S导体表面电场强度与电荷面密度的关系：导体表面电场强度与电荷面密度的关系：表面电场强度的大表面电场强度的大小与该表面电荷面密度小与该表面电荷面
6、密度成正比成正比第第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体+注意：注意：导体表面电荷分布与导体形状以及周围环境有关导体表面电荷分布与导体形状以及周围环境有关.导体表面电荷分布：导体表面电荷分布：如：孤立导体球的表面电荷分布则与导体表面的曲如：孤立导体球的表面电荷分布则与导体表面的曲率有关，曲率越大则面电荷密度越大，但二者不存率有关，曲率越大则面电荷密度越大，但二者不存在单一的函数关系。在单一的函数关系。第第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体带电导体尖端附近电场最强带电导体尖端附近电场最强 带电导体尖端附近的电场特带电导体尖端附近的
7、电场特别大，可使尖端附近的空气发生别大，可使尖端附近的空气发生电离而成为导体产生放电现象，电离而成为导体产生放电现象，即即尖端放电尖端放电.尖端放电现象尖端放电现象第第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体+第第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体静电的应用：静电的应用：P38 8.11节节尖端放电现象的尖端放电现象的利利与与弊：弊：尖端放电会损耗电能尖端放电会损耗电能,还会干扰精密测量和对还会干扰精密测量和对通讯产生通讯产生危害危害.然而尖端放电也有很广泛的然而尖端放电也有很广泛的应用应用。范德格拉夫静电起电机或静电除尘、静电打印
8、等范德格拉夫静电起电机或静电除尘、静电打印等 第第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体静电感应静电感应电晕放电电晕放电可靠接地可靠接地带电云带电云带电云带电云避雷针的工作原理避雷针的工作原理+第第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体8.6.3 8.6.3 静电屏蔽静电屏蔽 1 1屏蔽外电场屏蔽外电场外电场外电场 空腔导体可以屏蔽外电场空腔导体可以屏蔽外电场,使空腔内物体不受外电使空腔内物体不受外电场影响场影响.这时这时,整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等.空腔导体屏蔽外电场空腔导体屏蔽外电场第
9、第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体 接地空腔导体接地空腔导体将使外部空间不受将使外部空间不受空腔内的电场影响空腔内的电场影响.问：问：空间各部空间各部分的电场强度如何分的电场强度如何分布分布？接地导体电势为零接地导体电势为零 2 2屏蔽腔内电场屏蔽腔内电场+第第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体例例1 1：无限大的带电平面的电场中无限大的带电平面的电场中 平行放置一无限大金属平板。平行放置一无限大金属平板。求：金属板两面电荷面密度求：金属板两面电荷面密度解解:设金属板面电荷密度设金属板面电荷密度由对称性和电荷守恒定律由对称性
10、和电荷守恒定律导体体内任一点导体体内任一点P P场强为零场强为零第第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体例例2 2：接地导体球附近有一点电荷接地导体球附近有一点电荷,如图所示。如图所示。求求:导体上感应电荷的电量导体上感应电荷的电量解解:接地接地 即即设设:感应电量为感应电量为由导体是个等势体，由导体是个等势体，O点的点的电势为电势为0 ，则则第第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体 例例3:有一外半径有一外半径 和内半径和内半径 的金属球壳，在球壳内放一半径的金属球壳，在球壳内放一半径 的同心金的同心金属球，若使球壳和金属球均带
11、有属球，若使球壳和金属球均带有 的正电荷，的正电荷，问问 两球体上的电荷如何分布？球心的电势为多少？两球体上的电荷如何分布？球心的电势为多少？解解:根据静电平衡的条件求电荷分布根据静电平衡的条件求电荷分布作球形高斯面作球形高斯面作球形高斯面作球形高斯面第第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体根据静电平衡条件根据静电平衡条件第第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体第第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体考虑：考虑：若外球壳接地，则金属球若外球壳接地，则金属球 与球壳的电势差为多少？与球壳的电势差为多少？第第8 8章章 静电场静电场8.6 8.6 静电场中的导体静电场中的导体作业：作业：P45 8-28