導(dǎo)體和電介質(zhì)中的靜電場-wenkub
2023-05-12 14:25:07 本頁面
【正文】 ??? sqsq000??? CBA EsqEE?A B C 04 ??sq??21 ??032 ?? ??0321 ??? ???21 ?? 43 ??已知：金屬球 與金屬球殼同心放置 ， 球的半徑為 R 帶電為 q ； 殼的半徑分別為 R R3 帶電為 Q； 求 :(1)電量分布；（ 2）場強(qiáng)分布； （ 3)球 和 球殼 的電勢 A BqqQ?2R3R 1R例 3 q?解 （ 1）電量均勻分布 球 — q；球殼內(nèi) — q ， 球殼 外 — Q+q （ 2） ? ?21204RrRrqE A ??? ??? ?rRrQqE B ??? 3204 ??ErE = 0 （其他） （ 3) 球的電勢 q1R???????? ?????321041RQqRqRqU??球304 RQqU????殼101 4 RqU???2Rq?202 4 RqU????qQ?3R303 4 RQqU????q1R2Rq?qQ?3R303 4 RQqU????rqU02 4????rqU01 4???球殼的電勢 r根據(jù)疊加原理 例 4 接地導(dǎo)體球附近有一點(diǎn)電荷 q,如圖所示。 靜電場中的導(dǎo)體 電容 capacity interaction of electrostatic field with conductor 電場與導(dǎo)體的相互作用 本課內(nèi)容 ? 導(dǎo)體靜電平衡性質(zhì) ? 靜電平衡時導(dǎo)體電荷分布特點(diǎn) ? 靜電平衡時場強(qiáng) ? 靜電屏蔽 ? 電容器的電容 3)半導(dǎo)體 (semiconductor)－－ intel芯片 導(dǎo)電能力介于上述兩者之間的物體 物體按導(dǎo)電能力分類： 1)導(dǎo)體 (conductor)金屬導(dǎo)體 導(dǎo)電能力極強(qiáng)的物體 (存在大量可自由移動的電荷 ) 2)絕緣體 （ 電介質(zhì) , dielectric） 導(dǎo)電能力極弱或不能導(dǎo)電的物體 導(dǎo)體靜電感應(yīng) ( electrostatic equilibrium ) 導(dǎo)體靜電平衡 * 推論 (靜電平衡狀態(tài) ) 證 ： 在導(dǎo)體內(nèi)任取兩點(diǎn) p , q ldEVV iqpqp?? ??? ?qp VV ?0?iE?pq0?導(dǎo)體靜電平衡條件： 2)導(dǎo)體表面任一點(diǎn) 場強(qiáng)方向垂直于表面 ,導(dǎo)體表面為 等勢面 1） 導(dǎo)體為 等勢體 ?? ?? 0ρ d vq i小結(jié)：導(dǎo)體電荷分布 dV 結(jié)論： 帶電導(dǎo)體外表面各處的 電荷面密度與該處曲率半徑成反比 ,RQVR041???RrrR ??? 224,4RrRQ R Rq r r r????? ???R r Q q rqVr041???001144rRQqVVRr? ? ? ?????? ? ?1）導(dǎo)體表面凸出而尖銳的地方（ 曲率較大 ） 電荷面密度較大 2）導(dǎo)體表面平坦的地方（ 曲率較小 ） 電荷面密度較小 3）導(dǎo)體表面凹進(jìn)去的地方（ 曲率為負(fù) ） 電荷面密度更小 孤立導(dǎo)體面電荷分布 表面曲率越大，面電荷密度越大。 尖端放電現(xiàn)象 四 .靜電屏蔽 :隔絕電的相互作用 ,使內(nèi)外不受影響 1 屏蔽外電場 E?外電場 空腔導(dǎo)體可以屏蔽外電場 , 使空腔內(nèi)物體不受外電場影響 .這時 ,整個空腔導(dǎo)體和腔內(nèi)的電勢也必處處相等 . E?空腔導(dǎo)體屏蔽外電場 q? 接地空腔導(dǎo)體 將使外部空間不受 空腔內(nèi)的電場影響 . 接地導(dǎo)體電勢為零 q 2 屏蔽腔內(nèi)電場 + + + + + + + + q 0?內(nèi)E CU ??? ??iiS QsdE01???? ??L ldE 0??? ?ii .Q 常量原 則 的條件 方程 定律 高斯定理 場強(qiáng)環(huán)路定理 五、有導(dǎo)體存在時靜電場的計(jì)算 已知導(dǎo)體球殼 A帶電量為 Q ，導(dǎo)體球 B帶電量為 q (1) 將 A接地后再斷開，電荷和電勢的分布； 解 04 120???? RQU A ??Q?0??QA與地?cái)嚅_后 , qQ A ??100 44 RqrqUB ?? ?????A r R1 R2 B q 電荷守恒 (2) 再將 B接地，電荷和電勢的分布。 求 :導(dǎo)體球上感應(yīng)電荷的電量 解 : 接地 即 設(shè) :感應(yīng)電量為 Q 由導(dǎo)體是個等勢體 知 o點(diǎn)的電勢為 0 由電勢疊加原理有關(guān)系式： 044 00??lqRQ???? qlRQ ??0?UqRol電容 204 rqE????? ???? BARRBA UU lE?? dBA UUqC???ABBARRRR?? 04 ??rrqBARRd4 20????)11(4 0 BA RRq ????BRAR三 、電容器的串聯(lián)與并聯(lián) ?串聯(lián) C1 C2 +Q Q +Q Q ? ? ? UA UB U C 1CQUUBA ??2CQUUCB ?????????? ???2111CCQUU CA? ? UA UC C CQUUCA ??+Q Q 21111CCC ????ni iCC11一般 n 個電容器串聯(lián)的等效電容為 + 等效電容 比每一電容器的電容小 ,但電容器組的 耐壓能力提高 ?并聯(lián) C +Q1 Q 1 C1 C2 +Q2 Q2
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