,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第二章 静电场中的导体,31 静电场中的导体,33 电容器及其的电容,32 封闭金属腔内外的静电场,34 带电体系的静电能,3 静电感应仪器（自学）,11/17/2024,1,第二章 静电场中的导体31 静电场中的导体33,教学要求,1.掌握导体静电平衡条件，分析带电导体的静电场中的电荷分布；求解有导体存在时场强与电势分布；,2.理解电容的定义，能计算简单形状电容器的电容；,11/17/2024,2,教学要求1.掌握导体静电平衡条件，分析带电导体的静电场中的电,一、静电感应 静电平衡,2.1静电场中的导体,静电场与导体的相互作用,物质的,电结构,11/17/2024,3,一、静电感应 静电平衡2.1静电场中的导体静电场与导体的相,物质的,电结构,单个原子的电结构,内层电子,价电子,原子内部壳层的电子,受外层电子的屏蔽,一般都填满了每一个壳层,在原子中结合得比较紧,填充在最外层的电子与核的结合较弱，容易摆脱原子核的束缚称为,价电子自由电子,11/17/2024,4,物质的电结构 内层电子价电子原子内部壳层的电子受外层电子的屏,导体、绝缘体和半导体,虽然所有固体都包含大量电子，但导电性能差异很大,导体：,导体中存在着大量的自由电子,电子数密度很大，约为,10,22,个/cm,3,绝缘体,基本上没有参与导电的自由电子,半导体,半导体中自由电子数密度较小，,约为,10,12,10,19,个/cm,3,11/17/2024,5,导体、绝缘体和半导体 虽然所有固体都包含大量电子，但导电性能,物质中的电荷在电场的作用下重新分布,场分布,互相影响,场分布,、互相制约,达到某种新的平衡,是场与物质的相互作用问题,力学：只涉及物质的机械性质，对其本身研究甚少。,电磁学：较多地讨论场，而对物质本身的电磁性质也涉及得很少。,物质与场是物质存在的,两种形式,11/17/2024,6,物质中的电荷在电场的作用下重新分布场分布互相影响场分布、互相,导体,静电平衡条件,导体刚放入匀强电场中,只要 E不为零，自由电子作定向运动,改变电荷分布，产生附加场,两者,大小相等，方向相反,完全抵消达到静电平衡,静电平衡条件,11/17/2024,7,导体静电平衡条件导体刚放入匀强电场中 只要 E不为零，自由电,11/17/2024,8,10/7/20238,3.静电平衡时的特点,电势特点：,场强特点：,静电平衡,E,内,=0,静电平衡时的导体,等势体,E,表,等势面,表面,（electrostatic equilibrium of conductor）,11/17/2024,9,3.静电平衡时的特点电势特点：场强特点：静电平衡E内=0,2.2 静电平衡时导体上的电荷分布规律,一.导体静电平衡时电荷分布在表面,1.实心导体：,内,=0,S,S,是任意的。,令,S,0,，,则必有,内,=0,。,V,理由：,11/17/2024,10,2.2 静电平衡时导体上的电荷分布规律一.导体静电平衡时电,二.表面场强与面电荷密度的关系,(高）,是小柱体,内电荷的贡献还是导体表,从推导中的哪一步可看出？,思考,面全部电荷的贡献？,导体,小扁柱体,表面为,S,11/17/2024,11,二.表面场强与面电荷密度的关系(高）,三.孤立导体表面电荷分布的特点,面电荷密度与曲率半径的关系,静电起电机工作原理,11/17/2024,12,三.孤立导体表面电荷分布的特点面电荷密度与曲率半径的关系,尖端放电,（point discharge）：,带电的尖端电场强，使附近的空气电离，因而产生放电。,11/17/2024,13,尖端放电（point discharge）：带电的,空气中的直流高压放电图片：,11/17/2024,14,空气中的直流高压放电图片：10/7/202314,云层和大地间的闪电,闪电的图片：,11/17/2024,15,云层和大地间的闪电闪电的图片：10/7/202315,雷击大桥,遭雷击后的草地,11/17/2024,16,雷击大桥遭雷击后的草地10/7/202316,俘获闪电：,激光束引起空气电离，使闪电改道,Z形通道,被迫冲向云层,11/17/2024,17,俘获闪电：激光束引起空气电离，使闪电改道Z形通道被迫冲向云层,