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2023-10-09 18:34| 来源: 网络整理| 查看: 265

静电场中的导体和电介质 静电场中的导体

静电感应:当导体受到外电场作用时,不论原导体是否带电,导体中的自由电子在外电场的作用下,将相对于晶体点阵作宏观运动,引起导体上的电荷重新分布

导体静电平衡导体表面和内部都没有电荷作定向运动

导体的静电平衡

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静电平衡的条件 电场角度 导体内部任意点的场强为0. 此处所说的场强为外加电场和内部感应电荷产生的附加电场叠加的总场强\[ \vec E=\vec E_外+\vec E_感=0\] 解释:若\(\vec E\)不为0,则自由电荷将继续作定向移动,不符合静电平衡定义

导体表面附近的场强方向处处与表面垂直 解释:若表面场强有与导体表面平行的分量,则表面的自由电荷将因之移动,则不满足静电平衡的定义

电势角度

1.整个导体是等势体; 2.导体表面是等势面。 由整个导体内部的电场强度为0易证;

处于静电平衡的导体的性质导体是等势体,导体表面是等势面。导体内部处处没有未被抵消的净电荷,净电荷只出现在导体的表面上

导体以外,靠近导体表面的场强大小只与此处的面电荷密度有关,\(E=\frac{\sigma}{\varepsilon_0}\)

说明: 对于2: 据\[\oint_s \vec E \cdot d\vec S=\frac{\int_v\rho_edV}{\varepsilon_0}\]由于内部电场强度为0,因此,内部电荷密度也为0

导体表面上的电荷分布

导体表面的电荷分布情况由导体的形状和周围的其他带电体共同决定。 而静电场中的孤立导体其面电荷密度只与该处表面的斜率有关,其中越尖锐突出的部分,电荷面密度越大,反之则越小。即:\[\sigma \propto \frac{1}{R}\] 证明: 用导线连接两个导体球在这里插入图片描述 则\(u_{R_1}=u_{R_2}\)即\(\frac{Q_1}{4\pi \varepsilon_0R_1}=\frac{Q_2}{4\pi \varepsilon_0R_2}\)\(\because Q=\sigma 4\pi R^2\)\(\therefore {\sigma_1 \over \sigma_2}={R_2\over R_1}\) 导体表面电场:\(\phi_e=E\cdot dS\cdot cos0={\sigma ds\over \varepsilon_0}\) 据此:\[E={\sigma\over\varepsilon_0}\]

导体壳和静电屏蔽 导体空腔内无带电体的情况

腔体内表面不带电量,腔体外表面所带的电量为带电体所带的总电量。导体上电荷面密度的大小与该处表面的斜率有关。

空腔内有带电体

腔体内表面多带电量和腔内带电体所带的电量等量异号,腔体外表面所带的电量由电荷守恒定律决定

静电屏蔽

封闭导体壳(不论接地与否)内部的电场不受外电场的影响; 封闭的接地导体壳外部的电场不受壳内电荷的影响

有导体存在时场强和电势的计算

在这里插入图片描述 已知:导体板A,面积为S、带电量Q,在其旁边放入导体板B。 求: (1)A、B上的电荷分布及空间的电场分布 (2)将B板接地,求电荷分布 a点 \({\sigma_1\over 2\varepsilon_0}-{\sigma_2\over 2\varepsilon_0}-{\sigma_3\over 2\varepsilon_0}-{\sigma_4\over 2\varepsilon_0}=0\) b点\({\sigma_1\over 2\varepsilon_0}+{\sigma_2\over 2\varepsilon_0}+{\sigma_3\over 2\varepsilon_0}-{\sigma_4\over 2\varepsilon_0}=0\) A板\(\sigma_1s+\sigma_2s=Q\) B板\(\sigma_3s+\sigma_4s=0\)\(\sigma_1=\sigma_2=\sigma_4={Q\over 2S}\)\(\sigma_3=-{Q\over 2S}\)

在这里插入图片描述

问:已知\(R_1,R_2,R_3,q,Q\) (1)电荷及场强分布;球心的电势及空间的电势分布; (2)如用导线连接A、B,再作计算 解:(1)由高斯定理得\[E=\begin{cases}0&r



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