1、第9章 静电场中的导体和电介质,9.1 静电场中的导体,一.导体的静电平衡,静电感应: 在外电场影响下，导体表面不同部分出现正负电荷重新分布的现象。,静电平衡: 导体内部和表面上任何一部分都没有宏观电荷运动，我们就说导体处于静电平衡状态。,金属导体: 带负电的自由电子和带正电的晶格点阵组成。当导体不带电也不受外电场的作用时，只有微观的热运动。,1.静电平衡,导体(带电或不带电),静电感应现象过程,外电场作用下,自由电子作宏观定向运动,电荷重新分布,导体表面一端带负电,另一端带正电,称感应电荷.,附加电场,自由电子宏观定向运动停止,静电平衡状态,2.导体静电平衡的条件,否则导体内电子的定向运动就
2、不会停止,否则电子将会在场强沿表面分量的作用下，作定向运动,3.静电平衡导体的电势,导体静电平衡时，导体上各点电势相等，即导体是等势体，表面是等势面。,由导体的静电平衡条件和静电场的基本性质，可以得出导体上的电荷分布。,1.静电平衡导体的内部处处不带电,导体所带的电荷只能分布在导体的表面，导体内部没有电荷。,二.导体上电荷的分布,(1) 实心导体在静电平衡时的电荷分布,导体内部没有净电荷，电荷只能分布在导体外表面。,(2) 空心导体，空腔内无电荷,电荷分布在导体外表面，导体内部和内表面没净电荷。,(3) 空心导体，空腔内有电荷q,+q,内表面感应出,电荷分布在导体内外两个表面，内表面带电荷-q
3、。,2. 静电平衡导体表面附近的电场强度与导体表面电荷的关系,作高斯面如图，,dS,电场方向如图，,设导体表面电荷面密度为，,由高斯定理：,得,(1) 处于静电平衡的导体，其表面上各点的电荷密度与表面邻近处场强的大小成正比。,(2) 表面曲率越大，面电荷密度大。,导体球孤立带电,由实验可得以下定性的结论：,在表面凸出的尖锐部分电荷面密度较大，在比较平坦部分电荷面密度较小，在表面凹进部分带电面密度最小。,3.处于静电平衡的孤立带电导体电荷分布,尖端放电: 对于有尖端的带电导体，尖端处电荷面密度大，则导体表面邻近处场强也特别大。当电场强度超过空气的击穿场强时，就会产生空气被电离的放电现象，称为尖端放电。,三.静电屏蔽,1.空腔导体,(2) 腔内存在电荷,(1) 腔内没有电荷空腔 导体起到屏蔽外电场的作用。,接地的空腔导体可以屏蔽内、外电场的影响。,2.静电屏蔽,一个接地的空腔导体可以隔离内外电场的影响。,如图所示,导体球附近有一点电荷q 。,解,接地 即,由导体是个等势体O点的电势为0 则,接地后导体上感应电荷的电量,设感应电量为Q,0,？,例,求,两球半径分别为R1、R2，带电量q1、q2，设两球相距很远，,解,设用导线连接后，两球带电量为,例,求,当用导线将彼此连接时，电荷将如何分布？,
