《电磁学》第二章 静电场中导体和电介质

第二章 静电场中导体和电介质

第二章 静电场中导体和电介质

主要内容 1.静电场中导体的性质 2.静电场中电介质的性质 3.电容器的性质 4.电场能量

主要内容 1.静电场中导体的性质 2.静电场中电介质的性质 3.电容器的性质 4.电场能量

§2.1静电场中的导体 1.导体的静电平衡条件 2.电荷分布 3.导体壳(腔内无带电体的情形) 4.导体壳(腔内有带电体的情形)

§2.1 静电场中的导体 1.导体的静电平衡条件 2.电荷分布 3.导体壳（腔内无带电体的情形） 4.导体壳（腔内有带电体的情形）

2.1.1导体的静电平衡条件 当一带电体系中的电荷静止不动,从而电 场分布不随时间变化时,则该带电体系达 到了静电平衡。 均匀导体的静电平衡条件就是其体内场强 处为0。 从导体静电平衡条件还可导出以下推论: (1)导体是个等位体,导体表面是个等位 (2)导体以外靠近其表面地方的场强处处 与表面垂直

2.1.1 导体的静电平衡条件 当一带电体系中的电荷静止不动，从而电 场分布不随时间变化时，则该带电体系达 到了静电平衡。 均匀导体的静电平衡条件就是其体内场强 处为0。 从导体静电平衡条件还可导出以下推论： （1）导体是个等位体，导体表面是个等位 面。 （2）导体以外靠近其表面地方的场强处处 与表面垂直

2.1.2电荷分布 1)体内无电荷 在达到静电平衡时,到体内部处处没有未 抵消的静电荷(即电荷得体密度pe0), 电荷只分布在导体的表面 (2)面电荷密度与场强的关系 在静电平衡状态下,导体表面之外附近空 间的场强E与该处导体表面面电荷密度 有始下关系:B=0。/o

2.1.2 电荷分布 （1）体内无电荷 在达到静电平衡时，到体内部处处没有未 抵消的静电荷（即电荷得体密度ρe= 0 ）, 电荷只分布在导体的表面。 （2）面电荷密度与场强的关系 在静电平衡状态下，导体表面之外附近空 间的场强E 与该处导体表面面电荷密度σ e 有如下关系： E=σe/ε0

(3)表面曲率的影响尖端放电 孤立导体表面附近的场强分布同教材中式 (2.1),即尖端的附近场强大,平坦的地 方次之,凹进的地方最弱。当导体尖端附 近的电场特别强时,就会导致尖端放电

（3）表面曲率的影响 尖端放电 孤立导体表面附近的场强分布同教材中式 （2.1），即尖端的附近场强大，平坦的地 方次之，凹进的地方最弱。当导体尖端附 近的电场特别强时，就会导致尖端放电

2.1.3导体壳(腔内无带电体的情形) (1)基本性质 当导体壳内没有其它带电体时,在静电 平衡下,(i)导体壳的内表面上处处没 有电荷,电荷只能分布在外表面;(ⅱ) 空腔内没有电场,或者说,空腔内的电位 处处相等。 (2)法拉第圆筒 如教材中图2-10所示,圆筒C即为法拉第 圆筒,它能把带电体上的全部电荷转移到 圆筒C的外表面上去

2.1.3 导体壳（腔内无带电体的情形） （1）基本性质 当导体壳内没有其它带电体时，在静电 平衡下，（ⅰ）导体壳的内表面上处处没 有电荷，电荷只能分布在外表面；（ⅱ） 空腔内没有电场，或者说，空腔内的电位 处处相等。 （2）法拉第圆筒 如教材中图2-10所示，圆筒C即为法拉第 圆筒，它能把带电体上的全部电荷转移到 圆筒C的外表面上去

(3)库仑平方反比率的精确验证 用实验方法来研究导体内部是否确实没 有电荷,可以比库仑扭秤实验远为精确的 验证平方反比律。 卡文迪许的验证实验装置见教材中图2 11。实验时,先使连接在一起的球1和壳3 带电,然后将导线抽出,将球壳3的两半分 开并移去,再用静电计检验球1上的电荷 反复实验结果表明球1上总没有电荷

（3）库仑平方反比率的精确验证 用实验方法来研究导体内部是否确实没 有电荷，可以比库仑扭秤实验远为精确的 验证平方反比律。 卡文迪许的验证实验装置见教材中图2- 11。实验时，先使连接在一起的球1和壳3 带电，然后将导线抽出，将球壳3的两半分 开并移去，再用静电计检验球1上的电荷。 反复实验结果表明球1上总没有电荷

2.1.4导体壳(腔内有带电体的情形) (1)基本性质 当导体壳腔内有其它带电体时,在静电 平衡状态下,导体壳的内表面所带电荷与 腔内电荷的代数和为0。 (2)静电屏蔽 导体壳的表面“保护”了它所包围的区 域,使之不受导体壳外表面上的电荷或外 界电场的影响,这种现象称为静电屏蔽。 静电屏蔽现象在实际中有重要的应用

2.1.4 导体壳（腔内有带电体的情形） （1）基本性质 当导体壳腔内有其它带电体时，在静电 平衡状态下，导体壳的内表面所带电荷与 腔内电荷的代数和为0。 （2）静电屏蔽 导体壳的表面“保护”了它所包围的区 域，使之不受导体壳外表面上的电荷或外 界电场的影响，这种现象称为静电屏蔽。 静电屏蔽现象在实际中有重要的应用

§2.2电容和电容器 1.孤立导体的电容 2电容器及其电容 3.电容器的并联、串联 4.电容器储能(电能)

§2.2 电容和电容器 1.孤立导体的电容 2.电容器及其电容 3.电容器的并联、串联 4.电容器储能（电能）