静电平衡导体

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E00EEE内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0内E0E内E表面导体表面否则导体内电子的定向运动就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。d0babaUUEl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E=0S01diSESq0E++++++++++++++++++++导体内部没有净电荷，电荷只能分布在导体外表面。0iq(2)空心导体，空腔内无电荷0EE=0S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qE=0S+q--------q0iq0E内表面感应出qq电荷分布在导体内外两个表面，内表面带电荷-q。0iq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导体作高斯面如图，dS电场方向如图，E设导体表面电荷面密度为σ，由高斯定理：0ddSES得0E(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。孤立导体+++++++++++++++++++c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。1RABCABC3.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0'0EE(2)腔内存在电荷qqq(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00044QqRlRQql0U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QQq0？例求qRol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12qq11014quεR22024quεR1212qqqq2111222244σRRσRR1221σRσR例12uu1q2qR2R1求当用导线将彼此连接时，电荷将如何分布？