东南大学：《大学物理学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第六章 静电场中的导体和电介质（6.1）静电场中的导体

物理学 6-1静电场中的导体 第五版 静电平衡条件 (Conditions of electrostatic equilibrium 1静电感应( Electrostatic induction) 感应电荷 .Induction charge 十 第六章静电场中的导体和电介质 137

第六章 静电场中的导体和电介质 物理学 第五版 6-1 静电场中的导体 1/37 一 静电平衡条件 (Conditions of electrostatic equilibrium) 1 静电感应(Electrostatic induction) + + + + + + + + + 感应电荷 Induction charge +

物理学 6-1静电场中的导体 第五版 2静电平衡( Electrostatic equilibriun) +(+ 第六章静电场中的导体和电介质 2/37

第六章 静电场中的导体和电介质 物理学 第五版 6-1 静电场中的导体 2/37 + + + + + + + + + + + + 2 静电平衡(Electrostatic equilibrium) E0  F− F+

物理学 6-1静电场中的导体 第五版 静电平衡 Electrostatic E equilibrium E ⊕⊕⊕⊕+⊕ E f= eE.f E fe fl 0 05 f= F E=0 e= Eo +e Eo+E o 导体内电场强度外电场强度感应电荷电场强度 Electric field External electric Electric field intensity in intensity of conductor field intensity induction charge 第六章静电场中的导体和电介质 3/37

第六章 静电场中的导体和电介质 物理学 第五版 6-1 静电场中的导体 3/37 E0  + + + + + + + + E  E0  F e F 静电平衡 Electrostatic equilibrium F F =  , E E E 0 = +  E = 0  E E E = + = 0  0 导体内电场强度 Electric field intensity in conductor 外电场强度 External electric field intensity 感应电荷电场强度 Electric field intensity of induction charge 0 F eE F eE = = , ,  

物理学 6-1静电场中的导体 第五版 静电平衡条件( Conditions electrostatic equilibrium) (1)导体内部任何一点处的电场强度为零; Electric field intensity at any point in the conductor is equal to zero (2)导体表面处的电场强度的方向都与导体表面垂直 The direction of electric field intensity on conductor surface is vertical with the conductor surface 导体表面是等势面 Conductor surface is 导体是等势体 equipotential surface Conductor is 导体内部电势相等 equipotential body Potential in the conductor is equal 第六章静电场中的导体和电介质 4/37

第六章 静电场中的导体和电介质 物理学 第五版 6-1 静电场中的导体 4/37 静电平衡条件(Conditions electrostatic equilibrium) (1), 导体内部任何一点处的电场强度为零； Electric field intensity at any point in the conductor is equal to zero (2), 导体表面处的电场强度的方向,都与导体表面垂直. The direction of electric field intensity on conductor surface is vertical with the conductor surface 导体是等势体 Conductor is equipotential body ➢导体表面是等势面 Conductor surface is equipotential surface ➢导体内部电势相等 Potential in the conductor is equal

物理学 6-1静电场中的导体 第五版 >证明( Demonstration) >导体表面是等势面 Conductor surface is n equipotential surface E E⊥dZ △U/=Edl=0 t >导体内部电势相等 B Potential in the conductor is equal E=0 E·dl=0 AB JAB 第六章静电场中的导体和电介质 5/37

第六章 静电场中的导体和电介质 物理学 第五版 6-1 静电场中的导体 5/37 + + + + + + n e  τ e  E  l  d − =  = U E l d 0 = d = 0 AB AB U E l   E l ⊥ d A B E = 0 ➢导体表面是等势面 Conductor surface is equipotential surface ➢导体内部电势相等 Potential in the conductor is equal ➢证明(Demonstration)

物理学 6-1静电场中的导体 第五版 二静电平衡时导体上电荷的分布 (Charge distribution on conductor at electrostatic equilibrium) 1,实心导体( Medicine conductor) 高斯面 任意高斯面SE=0 E·dS=0 q=0 S 结论导体内部无净电荷 电荷只分布在导体表面 Conclusion: inside the conductor there is not net charge the charges distribute only on the conductor surface 第六章静电场中的导体和电介质 6/37

第六章 静电场中的导体和电介质 物理学 第五版 6-1 静电场中的导体 6/37 二 静电平衡时导体上电荷的分布 (Charge distribution on conductor at electrostatic equilibrium) + + + + + + + + + + 结论 导体内部无净电荷 电荷只分布在导体表面 d = 0 S E S   E = 0 1,实心导体(Medicine conductor ) S 高斯面 任意高斯面S  = 0 i q Conclusion:inside the conductor there is not net charge the charges distribute only on the conductor surface

物理学 6-1静电场中的导体 第五版 2,空腔导体( Cavity conductor) ◆空腔内无电荷( without charges in the cavity) 任意高斯面SE=O 高斯面 EdS=0∑=0 S 结论电荷分布在表面上 Conclusion the charges distribute on the conductor surface 内表面上有电荷吗? 第六章静电场中的导体和电介质 7/37

第六章 静电场中的导体和电介质 物理学 第五版 6-1 静电场中的导体 7/37 d = 0 S E S   2,空腔导体(Cavity conductor) 空腔内无电荷(Without charges in the cavity) 结论 电荷分布在表面上 内表面上有电荷吗？ S 任意高斯面S E = 0 高斯面 qi = 0 Conclusion: the charges distribute on the conductor surface

物理学 6-1静电场中的导体 第五版 若内表面带电,必等量异号 E·dS, 矛盾 q1=0 AB E·d≠0 AB 导体是等势体UB=Ed=0所以内表面不带电 JAB 结论空腔内无电荷,电荷分 布在外表面上,内表面无电荷。 Conclusion: Without charges in the cavity, the charges distribute in the externa surface, the inner surface without charge 第六章静电场中的导体和电介质 8/37

第六章 静电场中的导体和电介质 物理学 第五版 6-1 静电场中的导体 8/37 = d  0  U E l AB AB   所以内表面不带电 S + + - - A B 结论 空腔内无电荷，电荷分 布在外表面上，内表面无电荷。 + + + + + + + + + + d  = 0  i S E S， q   导体是等势体 = d = 0  U E l AB AB   若内表面带电 ,必等量异号 矛 盾 Conclusion: Without charges in the cavity, the charges distribute in the external surface, the inner surface without charge

物理学 6-1静电场中的导体 第五版 ◆空腔内有电荷( with charges in the cavity) 任意高斯面S1 高斯Q+q E=0E45=0∑=0 电荷分布在表面上 内表面上有电荷吗? og 园=04E4S=0∑9=0 内=-q 高斯 面 第六章静电场中的导体和电介质 9/37

第六章 静电场中的导体和电介质 物理学 第五版 6-1 静电场中的导体 9/37 + q 空腔内有电荷(With charges in the cavity) 0, d 0, 0 1 =  =  =  i S E E S q    q 内 = −q 电荷分布在表面上 内表面上有电荷吗？ 任意高斯面S1 1 S 高斯 面 S2 高斯 面 − q Q +q +Q 0, d 0, 0 1 =  =  =  i S E E S q   

物理学 6-1静电场中的导体 第五版 ◆空腔内有电荷( With charges in the cavity) 结论:当空腔内有电荷 +9+q +时,内表面因静电感应t 出现等值异号的电荷-q, o + 外表面有感应电荷+q。 (电荷守恒) Conclusion: in the cavity when there is charge +, because electrostatic induction in the internal surface it induces the equivalent contrary charge -, the outside surface has induced the equivalent same charge+q charge conservation 第六章静电场中的导体和电介质 10/37

第六章 静电场中的导体和电介质 物理学 第五版 6-1 静电场中的导体 10/37 空腔内有电荷(With charges in the cavity) + + + + + + + + + + + + + + + + +q + q - - - - - - - - −q + + + + + + + + + + + + + + + +Q + +Q 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) Conclusion: in the cavity when there is charge +q, because electrostatic induction in the internal surface it induces the equivalent contrary charge -q, the outside surface has induced the equivalent same charge+q(charge conservation)