研究的問題:仍然是靜電場所以場量仍是基本性質(zhì)方程仍是思路：物質(zhì)的電性質(zhì)對(duì)電場的影響解出場量1研究的問題:仍然是靜電場所以場量仍是基本性質(zhì)方程仍是思路1.導(dǎo)體存在大量的可自由移動(dòng)的電荷conductor2.絕緣體理論上認(rèn)為無自由移動(dòng)的電荷也稱電介質(zhì)

dielectric3.半導(dǎo)體介于上述兩者之間semiconductor討論金屬導(dǎo)體和電介質(zhì)對(duì)場的影響將實(shí)物按電特性劃分：21.導(dǎo)體存在大量的可自由移動(dòng)的電荷conductor第四章靜電場中的導(dǎo)體3第四章靜電場中的導(dǎo)體3

金屬導(dǎo)體：存在大量可自由移動(dòng)的自由電子，自由電子對(duì)電場變化響應(yīng)很快（10－19s）。有導(dǎo)體存在時(shí)電場的性質(zhì)？電場一般利用帶電導(dǎo)體形成。只討論各向同性、均勻的金屬導(dǎo)體。一、靜電感應(yīng)(ElectrostaticInduction)當(dāng)導(dǎo)體受到外電場作用時(shí)，不論導(dǎo)體原來是否帶電，導(dǎo)體中的運(yùn)動(dòng)電荷，在外電場力的作用下，將相對(duì)于晶體點(diǎn)陣作宏觀運(yùn)動(dòng)，引起導(dǎo)體上電荷重新分布的現(xiàn)象，稱為靜電感應(yīng)現(xiàn)象。4金屬導(dǎo)體：存在大量可自由移動(dòng)的自由電子，自由電子對(duì)電當(dāng)外電場和導(dǎo)體上重新分布的電荷所產(chǎn)生的電場對(duì)自由電荷的作用相互抵消，導(dǎo)體中宏觀的電荷運(yùn)動(dòng)停止，電荷又達(dá)到新的平衡分布，這種狀態(tài)稱為靜電平衡。二、靜電平衡(ElectrostaticEquilibrium)導(dǎo)體放入電場自由電子定向運(yùn)動(dòng)改變導(dǎo)體電荷分布改變電場····

E0+++++EE＝05當(dāng)外電場和導(dǎo)體上重新分布的電荷所產(chǎn)生的電場對(duì)自由電荷三、靜電平衡條件1.導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)的場強(qiáng)等于0。2.導(dǎo)體表面任何一點(diǎn)的場強(qiáng)都垂直表面。例如：在均勻場放入一導(dǎo)體的情況表面出現(xiàn)感應(yīng)電荷電荷積累到一定程度電荷不動(dòng)達(dá)靜電平衡6三、靜電平衡條件1.導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)的場強(qiáng)等于0。2.3.導(dǎo)體的電勢導(dǎo)體靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體各點(diǎn)電勢相等。即導(dǎo)體是等勢體，表面是等勢面。證：在導(dǎo)體上任取兩點(diǎn)和注意：導(dǎo)體等勢是導(dǎo)體體內(nèi)電場強(qiáng)度處處為零和表面場垂直表面的必然結(jié)果。所以導(dǎo)體等勢是靜電平衡條件的另一種表述。73.導(dǎo)體的電勢證：在導(dǎo)體上任取兩點(diǎn)和注意：導(dǎo)體等勢是導(dǎo)體體內(nèi)等勢面電場線8等勢面電場線81.導(dǎo)體內(nèi)無凈電荷，電荷體密度電荷只能分布在表面上。四、導(dǎo)體上電荷分布由導(dǎo)體的靜電平衡條件和靜電場的基本性質(zhì),可以得出導(dǎo)體上的電荷分布。證明：在導(dǎo)體內(nèi)任取體積元由高斯定理體積元任取帶電只能在導(dǎo)體表面！91.導(dǎo)體內(nèi)無凈電荷，電荷體密度電荷只能分布在表面上。四、導(dǎo)體內(nèi)無凈電荷,即：電荷分布在表面上。（2）空腔導(dǎo)體（1）實(shí)心導(dǎo)體:內(nèi)表面無凈電荷,電荷全分布在導(dǎo)體外表面。a.如果腔內(nèi)無電荷+++++++++++++++++++++++++-E等勢體10體內(nèi)無凈電荷,即：電荷分布在表面上。（2）空腔導(dǎo)體（1）實(shí)心++++++++++++b.腔內(nèi)有帶電體

由導(dǎo)體內(nèi)場強(qiáng)為零和高斯定理：內(nèi)表面帶與腔內(nèi)帶電體等量反號(hào)電荷。++++11++++++++++++b.腔內(nèi)有帶電體由導(dǎo)體內(nèi)場

腔內(nèi)有電荷q:空腔導(dǎo)體帶電Q導(dǎo)體上無凈電荷，電荷體密度空腔導(dǎo)體內(nèi)表面帶電總量空腔導(dǎo)體外表面帶電總量證明：在導(dǎo)體殼內(nèi)作一高斯面S由高斯定理：得證由電荷守恒：+qQS+q12腔內(nèi)有電荷q:空腔導(dǎo)體帶電Q導(dǎo)體上無凈電荷，電荷體密度空2.帶電導(dǎo)體表面附近任一點(diǎn)的場強(qiáng)大小與該點(diǎn)附近導(dǎo)體表面的電荷面密度成正比,方向垂直該場點(diǎn)附近的導(dǎo)體表面,

即：在導(dǎo)體表面上任取面積元S，該處電荷面密度,作底面積為S的高斯圓柱面，軸線垂直S00則有：132.帶電導(dǎo)體表面附近任一點(diǎn)的場強(qiáng)大小與該點(diǎn)在導(dǎo)體3.電荷面密度與導(dǎo)體表面曲率的關(guān)系孤立導(dǎo)體在給定電荷情況下電荷分布有如下定性規(guī)律：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：面電荷密度正比于表面曲率（表面凸起處）即：（表面凹進(jìn)處）（表面較平坦處）E表面尖端處，E較大表面平坦處，E較小表面凹進(jìn)處，E最弱++++++++++++++++++++孤立帶電導(dǎo)體球143.電荷面密度與導(dǎo)體表面曲率的關(guān)系孤立導(dǎo)體在給定電荷情況下危害：損失電能污染環(huán)境利用：火花放電設(shè)備避雷針當(dāng)曲率很大的尖端E很強(qiáng)尖端放電尖端放電15危害：損失電能污染環(huán)境利用：火花放電設(shè)備避雷針當(dāng)曲率很大的尖閃電擊中自由女神像16閃電擊中自由女神像16四、靜電屏蔽(ElectrostaticShielding)空心導(dǎo)體如果腔內(nèi)沒有凈電荷，在靜電平衡時(shí)，電荷都分布在外表面，內(nèi)部無電場，所以，如果把任一物體放入空心導(dǎo)體的空腔內(nèi)，該物體就不會(huì)受任何電場的干擾，這就是靜電屏蔽的原理。以靜電平衡為前提17四、靜電屏蔽(ElectrostaticShielding討論+qQ+qQ+qQS+q1.

腔內(nèi)+q所處位置不同，對(duì)內(nèi)外表面電荷分布及電場分布的影響。2.

若將腔內(nèi)帶電體與導(dǎo)體殼連接，會(huì)出現(xiàn)什么情況？腔內(nèi)無電荷分布：E內(nèi)=0屏蔽外場3.

若將導(dǎo)體殼接地，又會(huì)出現(xiàn)什么情況？屏蔽內(nèi)場導(dǎo)體殼外：E外=018討論+qQ+qQ+qQS+q1.腔內(nèi)+q所處位置不同，對(duì)內(nèi)靜電屏蔽在靜電平衡的條件下：屏蔽外場E=0在外電場中，導(dǎo)體殼內(nèi)和腔內(nèi)無電場，腔內(nèi)物體不會(huì)受外界影響E=0+q當(dāng)腔內(nèi)有帶電體時(shí)，將殼接地，腔內(nèi)帶電體的電場對(duì)殼外無影響屏蔽內(nèi)場+qQ19靜電屏蔽在靜電平衡的條件下：屏蔽外場E=0在外電場中，E=0五、有導(dǎo)體存在時(shí)靜電場的分析與計(jì)算電荷分布電場分布靜電平衡計(jì)算依據(jù)：1.靜電場基本規(guī)律；2.電荷守恒；3.導(dǎo)體的靜電平衡條件。20五、有導(dǎo)體存在時(shí)靜電場的分析與計(jì)算電荷分布電場分布靜電例

面電荷密度為0的無限大絕緣板旁，有一無限大的原不帶電的導(dǎo)體平板。求靜電平衡后導(dǎo)體板兩表面的面電荷密度。21例面電荷密度為0的無限大絕緣板旁，有一無限大的原不帶電解.設(shè)導(dǎo)體板兩表面電荷密度為

1和2電荷守恒：1+

2=0靜電平衡條件：E0+E1-E2=00/(20)+1/(20)–

2/(20)=01–

2=–

0結(jié)果：1=–0/2

2=0/2s1s2s0E0E2E122解.設(shè)導(dǎo)體板兩表面電荷密度為1和2電荷守恒：1例有一塊大金屬平板，面積為S，帶有總電量Q，今在其d處平行地放置第二塊大金屬平板，此板原來不帶電。（1）求靜電平衡時(shí)，金屬板上的電荷分布、周圍空間的電場分布。（2）如果把第二塊金屬板右邊接地，情況又如何？（忽略邊緣效應(yīng)）23例有一塊大金屬平板，面積為S，帶有總電量Q，今在其d處平例一半徑為R1的金屬球A，總電量，在它外面有一個(gè)同心的金屬球殼B，其內(nèi)外半徑分別為R2和R3，總電量Q。試求:（1）此系統(tǒng)的電荷、電場及電勢分布。（2）用導(dǎo)線將A與B連接，情況如何？（3）如果外殼接地，情況如何？（4）如果內(nèi)球接地，情況又如何？24例一半徑為R1的金屬球A，總電量，在它外面有導(dǎo)體接地接地點(diǎn)的電勢等于零!（1）在無限大導(dǎo)體平板的情況下由接地點(diǎn)的電勢等于零的條件可得：與地相連的表面不帶電荷（面電荷密度等于零）。（2）在球狀導(dǎo)體的情況下*接地點(diǎn)的電勢=無窮遠(yuǎn)處的電勢=0，與地相連的表面帶電量發(fā)生變化，但一般有電荷。25導(dǎo)體接地接地點(diǎn)的電勢等于零!（1）在無限大導(dǎo)體平板的情況下由例在不帶電的金屬球R旁，有一點(diǎn)電荷+q,距球心為r,求：（1）金屬球上感應(yīng)電荷在球心處產(chǎn)生的場強(qiáng)，及此時(shí)球心處的電勢；（2）若金屬球接地，球上的凈電荷是多少。R+qr26例在不帶電的金屬球R旁，有一點(diǎn)電荷+q,距R+qr26本章重點(diǎn)內(nèi)容一、靜電平衡特征二、導(dǎo)體帶電特點(diǎn)三、有導(dǎo)體存在時(shí)靜電場的分析與計(jì)算仔細(xì)分析例1、例2，總結(jié)解決此類問題的方法。四、導(dǎo)體接地時(shí)，接地點(diǎn)電勢等于0接地時(shí)靜電場的分析與計(jì)算接地時(shí)的電荷變化27本章重點(diǎn)內(nèi)容一、靜電平衡特征二、導(dǎo)體帶電特點(diǎn)三、有靜電平衡條件（1）導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)的場強(qiáng)等于0。（2）導(dǎo)體表面任何一點(diǎn)的場強(qiáng)都垂直表面。1.導(dǎo)體內(nèi)無凈電荷，電荷體密度電荷只能分布在表面上。導(dǎo)體上電荷分布2.帶電導(dǎo)體表面附近任一點(diǎn)的場強(qiáng)大小與該點(diǎn)附近導(dǎo)體表面的電荷面密度成正比,即：3.面電荷密度正比于表面曲率28靜電平衡條件（1）導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)的場強(qiáng)等于0。（2）導(dǎo)導(dǎo)體帶電體帶電特點(diǎn)電荷只分布在表面，體電荷密度ρ等于零。帶電體內(nèi)場強(qiáng)E等于零，表面場強(qiáng)垂直表面。對(duì)于導(dǎo)體帶電體，常?？筛鶕?jù)下列條件列方程：如果導(dǎo)體沒有與其他物體接觸，則不論它上面所帶的電荷如何重新分配，電荷總量保持不變（電荷守恒）。29導(dǎo)體帶電體帶電特點(diǎn)電荷只分布在表面，體電荷密度ρ等于零。對(duì)于2.導(dǎo)體內(nèi)任意一點(diǎn)的場強(qiáng)E等于零。在無限大平板的情況下，由上述條件及場強(qiáng)疊加原理可以列出所有表面產(chǎn)生的場強(qiáng)在導(dǎo)體內(nèi)任意一點(diǎn)的矢量和等于零。3.接地：接地點(diǎn)的電勢等于零。在無限大平板的情況下，由電勢等于零可得與地相連的表面不帶電荷（面電荷密度σ等于零）。