第六章靜電場中的導(dǎo)體學(xué)習(xí)要點

一、靜電場中導(dǎo)體的特點.二、電容器的電容.三、電場能量.靜電平衡條件（重點）靜電平衡時導(dǎo)體上電荷分布（重點難點）導(dǎo)體表面電場大小靜電屏蔽§6-1靜電場中的導(dǎo)體1

導(dǎo)體結(jié)構(gòu)一、靜電平衡條件金屬導(dǎo)體=帶正電的晶格點陣+自由電子1、導(dǎo)體：具有大量能夠自由移動的帶電粒子（載流子），能夠很好地傳導(dǎo)電流的物質(zhì)。根據(jù)載流子的不同，可將常見導(dǎo)體分為兩類：（1）依靠自由電子導(dǎo)電，如金屬等；（2）依靠自由離子導(dǎo)電，如酸、堿、鹽溶液等。我們主要討論金屬導(dǎo)體。金屬是由帶正電的離子點陣和帶負電的自由電子組成，其自由電子的濃度約為1022/cm3，因而電阻率是很低的。一、靜電平衡條件++++++++感應(yīng)電荷2

靜電感應(yīng)++++++++++3

靜電平衡導(dǎo)體內(nèi)部和表面都沒有電荷的宏觀定向運動。++++++靜電平衡條件：（2）導(dǎo)體表面處的場強方向都與導(dǎo)體表面垂直。（1）導(dǎo)體內(nèi)部場強處處為零；熟練掌握場強特征問題:平衡時表面場強特征如何?導(dǎo)體表面為等勢面電勢特征++++++熟練掌握導(dǎo)體內(nèi)各點電勢相等推論：導(dǎo)體為等勢體++++++問題:靜電平衡時,導(dǎo)體內(nèi)部有凈電荷二、靜電平衡時導(dǎo)體上電荷的分布1實心導(dǎo)體：導(dǎo)體內(nèi)任意作高斯面：重點難點熟練掌握結(jié)論：導(dǎo)體內(nèi)部無凈電荷，電荷只分布在導(dǎo)體表面.++++++++++高斯面電荷分布在表面內(nèi)表面？外表面？高斯面2空腔導(dǎo)體

腔內(nèi)無電荷時問題：若內(nèi)表面帶電，是否會出現(xiàn)等量異號電荷？

結(jié)論：空腔內(nèi)無電荷時，電荷分布在外表面，內(nèi)表面無電荷.與導(dǎo)體是等勢體矛盾－＋高斯面++++++++++結(jié)論:空腔內(nèi)有電荷+q時，空腔內(nèi)表面有感應(yīng)電荷-q，外表面有感應(yīng)電荷Q+q．+高斯面qQ+q-q

腔內(nèi)有電荷時

由高斯定理和電荷守恒定律共同推出。解：思考題：一孤立帶電Q的導(dǎo)體球在其周圍產(chǎn)生的電場和與一半徑相同的帶電亦為Q的均勻帶電球面產(chǎn)生的電場是否相同？為什么？球心電勢是多少？導(dǎo)體球電荷只分布在外表面方向：垂直于表面.三、導(dǎo)體表面電場大小+++++++++++作錢幣形高斯面

S討論1孤立導(dǎo)體電荷面密度與表面曲率半徑有關(guān)：曲率半徑越大，面電荷密度越小。舉例:設(shè)有相距很遠、用導(dǎo)線相連的兩導(dǎo)體球如尖端放電、避雷針。應(yīng)用靜電感應(yīng)電暈放電可靠接地動畫演示避雷針的工作原理++帶電云-------－-－-演示實驗：模擬避雷針實驗、雷電現(xiàn)象

干燥的冬天，身穿毛衣，由于摩擦，身體上會積累靜電荷。如果手指靠近金屬物品，你會感到手上有針刺般的疼痛感。

如果事先拿一把鑰匙，讓鑰匙的尖端靠近其他金屬體，就會避免疼痛。

你知道其原因嗎?生活小竅門：靜電場和導(dǎo)體相互影響，相互作用。四靜電屏蔽外電場空腔導(dǎo)體屏蔽外電場

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屏蔽外電場演示視頻：法拉第籠里的小鳥例如：高壓帶電作業(yè)人員穿的導(dǎo)電纖維編織的工作服。高壓帶電作業(yè)視頻演示視頻：法拉第籠、電磁屏蔽

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屏蔽內(nèi)電場++++++++接地空腔導(dǎo)體屏蔽內(nèi)電場不能屏蔽內(nèi)電場應(yīng)用：屏蔽室、屏蔽柵網(wǎng)、家電的接地保護

兩同心金屬球殼，內(nèi)殼半徑R1，帶電量q，外殼半徑R2，帶電量0，將兩球殼用導(dǎo)線連接，內(nèi)殼與外殼帶電量分別為多少？內(nèi)殼和外殼電勢分別為多少？0q

半徑為R的導(dǎo)體球原不帶電，在離球心為a的地方，放一電量為q的點電荷（a＞R），如圖所示，該導(dǎo)體球的電勢為[]。（Ａ）（Ｄ）（Ｃ）（Ｂ）ＢqaR0討論1討論2

半徑為R1的導(dǎo)體球Ａ，外面放一個內(nèi)、外半徑分別為R2、R3的導(dǎo)體球殼Ｂ，分別定性畫出下列三種情況下的電場線和電荷分布。（1）Ａ、Ｂ分別帶正電荷+q1和負電荷-q2（q1＞q2）。（2）Ａ、Ｂ如（1）帶電后，外殼Ｂ接地。（3）Ａ、Ｂ如（1）帶電后，內(nèi)球Ａ接地。+q1-q1-q2+q1+q1-q1討論3（3）Ａ、Ｂ如（