青岛科技大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件）第二十七讲 导体的电荷分布、电容

N题电青分布 青岛科技大学 大学物理讲义

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静电平衡时导体上电荷的分布 (electrostatic equilibrium) 实心导体∴E=0 乐Ed=0= q=0 结论导体内部无电荷, 电荷只分布在导体表面上 2有空腔导体 空腔内无电荷 Eds=0,∑q=0 电荷分布在表面上 青岛科技大学 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 一 静电平衡时导体上电荷的分布 + + + + + + + + + + 结论 导体内部无电荷， 电荷只分布在导体表面上 0 d 0  q E S S  = =    d = 0  = 0  i S E S ， q   E = 0  1 实心导体  2 有空腔导体 q = 0 S 空腔内无电荷 S 电荷分布在表面上 (electrostatic equilibrium)

内表面上有电荷吗? 乐、Ed5=0∑9=0 S 若内表面带电 矛U AB E·d≠0 盾 AB 导体是等势体 AB E·dl=0所以内表面不带电 AB 结论电荷分布在外表面上(内表面无电荷) 青岛科技大 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 + + + + + + + + + + = d  0  U E l AB AB   若内表面带电 所以内表面不带电 S + + - - A B 结论 电荷分布在外表面上（内表面无电荷） 矛 盾 导体是等势体 = d = 0  U E l AB AB   内表面上有电荷吗？ d 0 S E S  =  0 i q =

◆空腔内有电荷 PE.ds=0 41=0 电荷分布在表面上 内表面上有电荷吗? pE·dS=0 ∑ ,41=0 内 结论当空腔内有电荷+q时,内表面因静电感应出 现等值异号的电荷-q,外表面有感应电荷+q(电荷 守恒)。 青岛科技大学 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 + q 空腔内有电荷 − q S2 d 0 0 1  =  =  i S E S ， q   q 内 = −q Q + q S1 电荷分布在表面上 内表面上有电荷吗？ d 0 0 2  =  =  i S E S ， q   结论 当空腔内有电荷 时,内表面因静电感应出 现等值异号的电荷 ，外表面有感应电荷 （电荷 守恒）。 +q +q − q

3导体表面电场强度与电荷面密度的关系 E·dS O△S O为表面电荷面密度 S E.入<_C0 作钱币形高斯面S O E 表面电场强度的大 E=0 小与该表面电荷面密度 成正比 青岛科技大 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 + + + + + + + + + + + E   为表面电荷面密度 作钱币形高斯面 S 3 导体表面电场强度与电荷面密度的关系 0 d   S E S S   =     0  E = 表面电场强度的大 小与该表面电荷面密度 成正比 E = 0  0 S E S      =

4导体表面电荷分布 σ.E:σ个E个 E 注意导体表面电荷分布与导体形状以及周围环境有关 青岛科技大 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 + + + + + + + + + 注意 导体表面电荷分布与导体形状以及周围环境有关. 4 导体表面电荷分布  ,E  ;   E  0   E =

尖端放电现象 The phenomenon of point discharge σ↑E个 带电导体尖端附近电场最强 带电导体尖端附近的电场特 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, 即尖端放电 尖端放电现象的利与弊 尖端放电会损耗电能,还会干扰精密测量和对通 讯产生危害.然而尖端放电也有很广泛的应用 青岛科技大学 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 带电导体尖端附近电场最强 带电导体尖端附近的电场特 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， 即尖端放电 . 尖端放电会损耗电能, 还会干扰精密测量和对通 讯产生危害 . 然而尖端放电也有很广泛的应用 . 尖端放电现象   E  尖端放电现象的利与弊 The phenomenon of point discharge

(electric wind) ++ (lightning rod 尖端放电现象的利用 青岛科技大 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 + + + ++ ++ + + + 尖端放电现象的利用 (electric wind) (lightning rod)

二静电屏蔽( (electrostatic screening) 1屏蔽外电场 E 外电场 空腔导体屏蔽外电场 空腔导体可以屏蔽外电场,使空腔内物体不受外电 场影响.这时,整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等 青岛科技大学 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 二 静电屏蔽(electrostatic screening) 1 屏蔽外电场 E  外电场 空腔导体可以屏蔽外电场, 使空腔内物体不受外电 场影响.这时,整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等. E  空腔导体屏蔽外电场

2 屏蔽腔内电场 接地空腔导体 将使外部空间不受 空腔内的电场影响 接地导体电势为零 问:空间各部 分的电场强度如何 分布? 青岛科技大 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 − q 接地空腔导体 将使外部空间不受 空腔内的电场影响. 问：空间各部 分的电场强度如何 分布 ？ 接地导体电势为零 q 2 屏蔽腔内电场 + + + + + + + + q