梁绍荣电磁学 第二章.ppt

电磁学
本章讨论静电场中有导体时,静电场与导体相互作用涉及的各种静电问题。
教学目标:(1)深刻理解导体静电平衡的条件和性质,知道封闭金属壳内外的静电场分布特点和静电屏蔽原理;(2)理解讨论静电平衡问题的基本方法;(3)理解电容器电容的概念,掌握电容器电容的基本计算方法。
导体周围的静电场
第二章
金属晶体电结构特点
金属导体由带负电的电子和带正电的晶格点阵组成,金属导体的基本特点是内部存在大量自由电子。
中性导体:
孤立导体:
带电导体:
§3-2-1 导体的静电平衡条件
自由电子
§3-2-1 导体的静电平衡条件
电场与导体相互作用过程
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
导体静电平衡状态:导体上的感应电荷分布和电场分布达到稳定状态。
静电平衡的必要条件:导体内部各点电场强度为零。
说明:
(1)导体内部的电场是指一切电荷的合电场;
(2)导体静电平衡状态会因外部条件的变化而变化。
静电平衡时,导体内部的电势处处相等,导体是个等势体,导体表面是个等势面。
静电平衡时,电荷只能分布在导体表面。
§3-2-2 导体的静电性质
(一)导体上的电势分布
(二)导体上的电荷分布
对形状比较简单的孤立导体,电荷分布与导体表面的曲率有关。表面曲率大的地方电荷面密度大,曲率小的地方电荷面密度小,凹进去的地方电荷最疏,甚至没有电荷。
A
B
C
M
实验现象
一个特例的理论计算:用导线连接两导体球
§3-2-2 导体的静电性质
§3-2-2 导体的静电性质
静电平衡时,导体表面外部附近的电场强度方向处处与表面垂直,大小与该处导体表面面电荷密度成正比。
三、导体表面附近的电场
静电平衡时,导体表面是等势面,所以电场线与表面垂直,即表面附近电场与表面垂直。
对的理解
更明确的表示为;
导体表面附近的这个场强是所有电荷激发的。场强公式形式不受外界影响,但和σ一同受外界电荷的影响。
例如
-
A
B
+
+
+
+
+
+
+
+
B
+
+
+
+
+
+
+
+
§3-2-2 导体的静电性质
课堂例题1(课本74页例题1)
1
2
•
B
•
A
解:可以把板看成是无限大,两板四壁的电荷均匀分布,在1板内取点A,取法向单位矢量向右,四个无限大均匀带电平面在A点的合场强为
由于静电平衡
同理,在2板内取点B,有
§3-2-2 导体的静电性质
(1)
利用电荷守恒定律,有
(2)
(3)
(2)+(3)考虑(1)
(2)–(3)考虑(1)
讨论:如果q1= –q2
电荷只分布在两板内壁
如果q1= q2,怎样呢?
§3-2-2 导体的静电性质