【正文】 O 水分子 OH2ep?固有電矩 ep? 1. 無(wú)極分子的 位移極化 Displacement polarization 0?ep?e無(wú)外電場(chǎng)時(shí) f fl外E?加上外電場(chǎng)后 0??ep?主要是電子在外電場(chǎng)誘導(dǎo)下產(chǎn)生電偶極矩，發(fā)生位移 ep? 稱為誘導(dǎo)電矩。即理想的電介質(zhì)內(nèi)部完全沒有自由電荷，因而不導(dǎo)電。它的分子中正負(fù)電荷結(jié)合得比較緊密，幾乎沒有自由電荷。 0p ???E 辨析 0? 一塊無(wú)限大均勻帶電導(dǎo)體薄板，電荷面密度為 0?問：在它附近一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)＝？ 解：由無(wú)限大帶電均勻平面兩側(cè)的場(chǎng)強(qiáng)公式，得 002???E但是，由導(dǎo)體表面附近場(chǎng)強(qiáng)公式 00???E 矛盾？？ 問題出在公式２，在靠近無(wú)限大均勻帶電平面處，距離ｒ與導(dǎo)體厚度已經(jīng)可以比擬，故在帶電導(dǎo)體附近看導(dǎo)體，已可以看成有厚度的板 0?21 ??由導(dǎo)體表面附近場(chǎng)強(qiáng)公式 ??02??E002??3?Px0?d 例：討論無(wú)限大導(dǎo)體板附近電場(chǎng)如何受到其它電荷影響的 無(wú)限大導(dǎo)體板原來(lái)的電荷面密度為 0?在它附近再放臵無(wú)限大面電荷 3?求：導(dǎo)體板表面附近 P 點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng) 21 ??分析 沒有引入 3?時(shí)， 021 21 ??? ??引入 3?后， 電荷守恒： 021 ??? ??靜電平衡及場(chǎng)強(qiáng)疊加原理，對(duì)ｄ點(diǎn)有： 030201222 ?????? ??聯(lián)立： ?????? 22 22302301?????? 導(dǎo)體中電荷發(fā)生遷移，重新分布 由導(dǎo)體表面附近一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)公式 0???E02p ???E 22 0300???? ??或者：由場(chǎng)強(qiáng)的疊加原理，視為三個(gè)無(wú)限大帶電平面的疊加 22 222E0300030201P ?????????? ?????兩種解法結(jié)論一致 0?內(nèi)E?? ??iiS QsdE01???? ??L ldE 0??? ?ii .Q 常量原 則 3. 電荷守恒定律 高斯定理 環(huán)路定理 為常數(shù)C CU ?三、有導(dǎo)體存在時(shí)靜電場(chǎng)的計(jì)算問題 ４．場(chǎng)強(qiáng)的疊加原理 練習(xí) 已知 : 兩金屬板面積Ｓ，帶電分別為 q q2 求： ?1 、 ?2 、 ?3 、 ?4 1q 2q4?1? 3?2?Sqq22141?????Sqq22132??????AB例 .已知 R1 R2 R3 q Q q?Oq1R2R3RQ q?求 ①電荷及場(chǎng)強(qiáng)分布；球心、球殼的電勢(shì) ② 如用導(dǎo)線連接 A、 B，再作計(jì)算 解 : 由高斯定理得 電荷分布 q q? Q q?場(chǎng)強(qiáng)分布 204 rqQ???204 rq???E0 1Rr ? 32 RrR ??21 RrR ??3Rr ?球心的電勢(shì) ? ? ???????????2132 3100RRRR RRoE drE drE drE drrdEu??30210 41114 RQq)RR(q ????????球殼的電勢(shì) 30 R4qQU????ABOq1R2R3RQq?q?球殼外表面帶電 ② 用導(dǎo)線連接 A、 B，再作計(jì)算 3Rr ???? ????33300 4RRo RqQE d rE d ru??3Rr ?204 rqQE?????? ???r rQqE d ru04 ??Q q?0?E連接 A、 B， 中和 q )q(??ABO1R2R3RQ q?167。當(dāng) +q 移近后，它產(chǎn)生的電場(chǎng)要影響空間任一點(diǎn)，包括導(dǎo)體內(nèi)部。但是此時(shí)的 σ已非原來(lái)的 σ +q對(duì) P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)是有影響的。 導(dǎo)體的內(nèi)表面電荷 q，外表面電荷 Q+q ?Q=0 q q +q 腔內(nèi)有電荷 q： 小結(jié)： 靜電平衡導(dǎo)體的電荷分布 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 二、導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)時(shí)的場(chǎng)強(qiáng)分布 導(dǎo)體外部近表面處場(chǎng)強(qiáng) 方向 :與該處導(dǎo)體表面垂直 大小 :與該處導(dǎo)體表面電荷面密度 ? 成正比。 Q 導(dǎo)體內(nèi)部無(wú)電荷。 ★★ 導(dǎo)體空腔的靜電屏蔽作用 ： —— 導(dǎo)體空腔（不論接地與否）內(nèi)部電場(chǎng)不受腔外電荷的影響；接地導(dǎo)體空腔外部的電場(chǎng)不受內(nèi)部電場(chǎng)的影響。 （ ３ ） 腔外表面接地，則外場(chǎng)不受導(dǎo)體腔內(nèi)電場(chǎng)影響 。 （２）空腔導(dǎo)體腔外電場(chǎng)不受導(dǎo)體腔內(nèi)電場(chǎng)影響。 （可用高斯定理證明） Q q?Qq??????????q???????qQ q?Qq??????????q???????q導(dǎo)體外的電場(chǎng)是Ｑ＋ｑ產(chǎn)生的電場(chǎng)的疊加。 0?E?0?E?腔內(nèi)無(wú)電場(chǎng) 屏蔽（腔內(nèi)儀器不受外場(chǎng)影響）。 為了避免雷擊 , 人們?cè)O(shè)計(jì)了避雷針 . 避雷針是針狀金屬物 , 裝在建筑物的頂端 , 用粗導(dǎo)線與埋在地下的金屬板相連 , 以保持與大地的良好接觸 . 當(dāng)帶電云層接近時(shí)，大地中的異種電荷被吸引到避雷針的尖端，并由于尖端放電而釋放到空氣中，與云層中的電荷中和，達(dá)到避雷的目的 . 閃電也有積極的意義 . 閃電產(chǎn)生的高溫使空氣中的氮和氧化合 , 隨雨水降至地面形成硝酸鹽 . 這些硝酸鹽是天然的氮肥 . 閃電過程中產(chǎn)生的臭氧，能保護(hù)地球上的生命免受過量紫外線傷害。 導(dǎo)體上的電荷分布 ?3. 火花放電 當(dāng)高壓帶電體與導(dǎo)體靠得很近時(shí) , 強(qiáng)大的電場(chǎng)會(huì)使它們之間的空氣瞬間電離，電荷通過電離的空氣形成電流 . 由于電流特別大 , 產(chǎn)生大量的熱 , 使空氣發(fā)聲發(fā)光，產(chǎn)生電火花 . 這種放電現(xiàn)象叫火花放電 . 火花放電在生活中常會(huì)遇到 . 干燥的冬天 ,身穿毛衣和化纖衣服 ,長(zhǎng)時(shí)間走路之后 ,由于摩擦，身體上會(huì)積累靜電荷 . 這時(shí)如果手指靠近金屬物品 , 你會(huì)感到手上有針刺般的疼痛感。 通常情況下空氣是不導(dǎo)電的，但是如果電場(chǎng)特別強(qiáng)，空氣分子中的正負(fù)電荷受到方向相反的強(qiáng)電場(chǎng)力，有可能被 “ 撕 ”開，這個(gè)現(xiàn)象叫做空氣的電離。 ) 生產(chǎn)中和生活實(shí)際中往往要避免電荷的積累 , 這時(shí)接地是一項(xiàng)有效措施 . 應(yīng)用一： 放電現(xiàn)象 ： 帶電物體失去電荷的現(xiàn)象叫做放電 ?1. 接地放電 ?2. 尖端放電 由于同種電荷相互排斥 , 導(dǎo)體上的靜電荷總是分布在表面上，而且一般說(shuō)來(lái)分布是不均勻的，導(dǎo)體尖端的電荷特別密集 , 所以尖端附近空氣中的電場(chǎng)特別強(qiáng) , 使得空氣中殘存的少量離子加速運(yùn)動(dòng)。(如果導(dǎo)體帶正電，實(shí)際上是自由電子從大地流向?qū)w。 尖端放電現(xiàn)象 導(dǎo)體上的電荷分布 ? 孤立導(dǎo)體面電荷分布 ?導(dǎo)體表面上的電荷分布情況，不僅與導(dǎo)體表面形狀有關(guān)，還和它周圍存在的其他帶電體有關(guān)。 兩球的電荷密度分別為 24,24 rqRQrR ???? ?? 可見 : 電荷面密度和半徑成反比，即曲率半徑愈小或曲率愈大，電荷面密度愈大。因此，每個(gè)球又可近似的看作為孤立導(dǎo)體，在兩球表面上的電荷分布各自都是均勻的。設(shè)這兩個(gè)球相距很遠(yuǎn)，使每個(gè)球面上的電荷分布在另一球所激發(fā)的電場(chǎng)可忽略不計(jì)。 未引入 q1時(shí) 放入 q1后 B、空腔內(nèi)有帶電體 2q 2q?1q+ 1q1q?未引入 q時(shí) 放入 q后 + + + + + + + + + + + + + + +q + + 導(dǎo)體上的電荷分布 證明：腔體內(nèi)表面所帶的電量和腔內(nèi)帶電體所帶的電量等量異號(hào) + 1q1q?高斯面 S 000 ???? ???? iqSdEE ??? 故內(nèi))(0 內(nèi)故 Sq i ??故：必存在 1q??2. 導(dǎo)體表面面電荷密度 與曲率半徑 R的關(guān)系 ?例題 : 兩個(gè)半徑分別為 R和 r 的球形導(dǎo)體（ Rr），用一根很長(zhǎng)的細(xì)導(dǎo)線連接起來(lái)（如圖），使這個(gè)導(dǎo)體組帶電，電勢(shì)為U ，求兩球表面電荷面密度與曲率的關(guān)系。 S B ??A 證明：空 腔內(nèi)沒有帶電體時(shí)，空腔導(dǎo)體的內(nèi)表面無(wú)電荷 總結(jié)：空腔內(nèi)無(wú)帶電體的情況 腔體內(nèi)表面不帶電量， 腔體外表面所帶的電量為帶電體所帶總電量。 E??引入導(dǎo)體后，本節(jié)處理問題的方法不是去分析電場(chǎng)、電荷在相互作用下怎樣達(dá)到平衡分布的復(fù)雜過程，而是假定靜電平衡已經(jīng)達(dá)到，以靜電平衡條件為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合場(chǎng)強(qiáng)的疊加原理、高斯定理、環(huán)路定理分析問題，解決空間電荷 Q 分布， 分布和 U分布 E??此處研究的導(dǎo)體是指均勻?qū)w，對(duì)溫度不均勻、材料成分不均勻的導(dǎo)體，其內(nèi)部可能存在凈電荷