青岛科技大学：《静电场中的导体与电介质》课程教学课件（PPT讲稿，共五章）

静电场中的导体和电介质 青島科抆大学粉理窦验中心 祝卫堃

青岛科技大学物 理 实验中心 祝卫堃 静电场中的导体和电介质

静电场中的导体和电介质 S1静电场中的导体 §2电容电容器 S3静电场中的电介质 §4电介质中的高斯定狸电位移矢量 MS5静电场的能量 青島科抆大学粉理窦验中心 祝卫堃

青岛科技大学物 理 实验中心 祝卫堃 静电场中的导体和电介质 §1 静电场中的导体 .1. §2 电容 电容器 §3 静电场中的电介质 §4 电介质中的高斯定理 电位移矢量 §5 静电场的能量

§1静电场中的金属导体 静电平衡条件 1静电感应 在外电场作用下,自由电子做宏观定向移动,电荷 在导体上重新分布。 少(+ 感应电荷 (1)导体上的电荷重新分布;(2)空间电场重新分布。 青島科抆大学粉理窦验中心 祝卫堃

青岛科技大学物 理 实验中心 祝卫堃 + + + + + + + + + 感应电荷 一 静电平衡条件 1 静电感应 + — 在外电场作用下, 自由电子做宏观定向移动,电荷 在导体上重新分布。 §1 静电场中的金属导体 (1) 导体上的电荷重新分布； (2) 空间电场重新分布

2.静电平衡一导体内部和表面都没有电荷宏观移动的状态。 0 E ++++ 0 E=0± + E=E+E=o 导体内电场强度外电场强度感应电荷电场强度 青島科抆大学粉理窦验中心 祝卫堃

青岛科技大学物 理 实验中心 祝卫堃 = 0 + = 0 ＇ E E E    E0  + + + + + + + + ＇ E  E0  E = 0  导体内电场强度 外电场强度 感应电荷电场强度 2. 静电平衡— 导体内部和表面都没有电荷宏观移动的状态

3静电平衡条件: (1)导体内部任何一点处的电场强度为零; (2)导体表面处电场强度的方向,都与导体表面 垂直 青島科抆大学粉理窦验中心 祝卫堃

青岛科技大学物 理 实验中心 祝卫堃 3 静电平衡条件： （1）导体内部任何一点处的电场强度为零； （2）导体表面处电场强度的方向，都与导体表面 垂直. E 

推论:导体为等势体 导体内各点电势相等 E=0 ∴ AB E·d=0 A →○B 青島科抆大学粉理窦验中心 祝卫堃

青岛科技大学物 理 实验中心 祝卫堃 导体内各点电势相等  = d = 0 AB AB U E l   E = 0   推论：导体为等势体 + + + + + + A B

推论:导体为等势体 导体内各点电势相等 E=0 ∴ AB E·d=0 E dl 导体表面为等势面 B ∵E⊥dl AB E·dl=0 AB 青島科抆大学粉理窦验中心 祝卫堃

青岛科技大学物 理 实验中心 祝卫堃 + + + + + + A B n e  τ e  E  l  d 导体表面为等势面 推论：导体为等势体 E l    ⊥ d  = d = 0 AB AB U E l    = d = 0 AB AB U E l   E = 0   导体内各点电势相等

二静电平衡时导体上电荷的分布 实心导体 E=0 高斯 Eds=0=q S q 0 结论:导体内部无净电荷,电荷只分布在导体表面 青島科抆大学粉理窦验中心 祝卫堃

青岛科技大学物 理 实验中心 祝卫堃 二 静电平衡时导体上电荷的分布 + + + + + + + + + + 结论：导体内部无净电荷，电荷只分布在导体表面. 0 d 0 ε q E S S  = =    E = 0   1 实心导体 q = 0 S 高斯 面

2空腔导体 ◆空腔内无电荷时 EdS=0∑91=0 高斯 面 电荷分布在表面 内表面? 1外表面? 青島科抆大学粉理窦验中心 祝卫堃

青岛科技大学物 理 实验中心 祝卫堃 d = 0  = 0  i i S E S q   2 空腔导体 空腔内无电荷时 电荷分布在表面 内表面？ 外表面？ S 高斯 面

若内表面带电,必等量异号 E·dS= 0 S AB E·dl≠0 AB 与导体是等势体矛盾 结论:空腔内无电荷时,电荷分布在外表面, 内表面无电荷 青島科抆大学粉理窦验中心 祝卫堃

青岛科技大学物 理 实验中心 祝卫堃 = d  0  U E l AB AB   若内表面带电，必等量异号 结论：空腔内无电荷时，电荷分布在外表面, 内表面无电荷. d 0 0  =  =  ε q E S i S   与导体是等势体矛盾 － ＋ A B S 高斯 面 + + + + + + + + + +