北大電磁學(xué)第二章靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)-展示頁(yè)
2025-05-08 04:57本頁(yè)面
【正文】 曲率影響面電荷密度，進(jìn)而影響場(chǎng)強(qiáng)，尖端放電現(xiàn)象。 “ 均勻 ” 是指質(zhì)料均勻，溫度均勻。 靜電平衡與靜電平衡條件 ? 靜電平衡 當(dāng)帶電系統(tǒng)的電荷分布狀態(tài)穩(wěn)定不變，從而其電場(chǎng)分布也不隨時(shí)間變化時(shí)，稱(chēng)該帶電系統(tǒng)達(dá)到了靜電平衡。 ? 超導(dǎo)體中的超導(dǎo)電子，實(shí)際上是電子對(duì)（庫(kù)珀對(duì)） 167。 物質(zhì)的電結(jié)構(gòu) ? 導(dǎo)體中存在大量的 “ 自由電荷 ” （載流子） ? 絕緣體中有大量的 “ 束縛電荷 ” ，幾乎沒(méi)有載流子。 ? 超導(dǎo)體 處于電阻為零（ 10－ 28 Ωm）的超導(dǎo)狀態(tài)的物體。 ? 是有序態(tài)最差的聚集態(tài)。 電阻率范圍： 106 Ω m ～ 1018Ω m ? 半導(dǎo)體 介于這兩者之間的物質(zhì)。 導(dǎo)體、絕緣體與半導(dǎo)體 根據(jù)導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱，通常把物質(zhì)分為三類(lèi)： ? 導(dǎo)體 電荷很容易在其中移動(dòng)的物質(zhì)。 邊值關(guān)系和有介質(zhì)存在時(shí)的唯一性定理 167。 靜電場(chǎng)中的電介質(zhì) 167。 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體 167。第二章 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì) 第二章 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì) 167。 物質(zhì)的電性質(zhì) 167。 電容和電容器 167。 電介質(zhì)中靜電場(chǎng)的基本定理 167。 物質(zhì)的電性質(zhì) 導(dǎo)體、絕緣體與半導(dǎo)體 物質(zhì)的電結(jié)構(gòu) 167。 電阻率范圍： 108Ω m ～ 10－ 5Ω m ? 絕緣體 轉(zhuǎn)移和傳導(dǎo)電荷能力很差的物質(zhì)。 電阻率范圍： 10－ 6Ω m ～ 106Ω m 等離子體和超導(dǎo)體 ? 部分或完全電離的氣體，由大量自由電子和正離子以及中性原子、分子組成的電中性物質(zhì)系統(tǒng)。 ? 是宇宙物質(zhì)存在的主要形態(tài)，宇宙中%的物質(zhì)是等離子體。 圖 北極光 圖 圖 圖 中科院合肥等離子研究所的超導(dǎo)托卡馬克 HT－ 7U裝置 圖 超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)者荷蘭物理學(xué)家默林 昂納斯 167。 ? 半導(dǎo)體中的載流子主要是雜質(zhì)電離出來(lái)的電子和空穴。 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體 靜電平衡與靜電平衡條件 靜電平衡導(dǎo)體上的電荷分布 導(dǎo)體殼與唯一性定理 167。 ? 均勻?qū)w的靜電平衡條件 導(dǎo)體內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)處處為零。 ? 推斷其電場(chǎng)分布特點(diǎn) （ 1）導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體，導(dǎo)體表面是個(gè)等勢(shì)面 （ 2）靠近導(dǎo)體表面外側(cè)處的場(chǎng)強(qiáng)處處與表面垂直 167。 即導(dǎo)體尖端附近場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)，平坦地方次之，凹進(jìn)去的地方最弱。 導(dǎo)體殼與唯一性定理 （ 1）腔內(nèi)無(wú)帶電體情形 ? 基本性質(zhì) ? 當(dāng)導(dǎo)體腔內(nèi)無(wú)帶電體時(shí)，靜電平衡下，導(dǎo)體殼的內(nèi)表面處處無(wú)電荷，電荷只分布在外表面上； ? 空腔內(nèi)沒(méi)有電場(chǎng)，空腔內(nèi)電勢(shì)處處相等。 ? 庫(kù)侖平方反比定律的精確驗(yàn)證 （ 2）腔內(nèi)有帶電體情形 ? 基本性質(zhì) 當(dāng)導(dǎo)體殼腔內(nèi)有其它帶電體時(shí)，在靜電平衡狀態(tài)下，導(dǎo)體殼的內(nèi)表面所帶電荷與腔內(nèi)電荷的代數(shù)和為 0。 圖 靜電屏蔽 圖 (a) 腔內(nèi)無(wú)電荷 圖 (b)腔內(nèi)有電荷 圖 (c) 導(dǎo)體腔接地 圖 (d) c的等效圖 （ 3）靜電場(chǎng)邊值問(wèn)題的唯一性定理 ? 問(wèn)題的提出 ? 通過(guò)給定各個(gè)導(dǎo)體的形狀、大小、導(dǎo)體的相對(duì)位置、各個(gè)導(dǎo)體的電勢(shì)或電量以及包圍電場(chǎng)空間的邊界面上的電勢(shì)（稱(chēng)為邊界條件），靜電場(chǎng)的解是否存在？ 這是靜電學(xué)的典型問(wèn)題，稱(chēng)為靜電場(chǎng)的邊值問(wèn)題。 ? 唯一性定理的表述 當(dāng)給定電場(chǎng)的邊界條件，即給定包圍電場(chǎng)空間的邊界面 S上的電勢(shì) US， 給定 S面內(nèi)各導(dǎo)體的形狀、大小及導(dǎo)體之間的相對(duì)位置，同時(shí)再給定下列兩條件之一： ? S面內(nèi)每個(gè)導(dǎo)體的電勢(shì) Ui； ? S面內(nèi)每個(gè)導(dǎo)體上的總電量 qi； i為導(dǎo)體的編號(hào)， 則在以 S為邊界面的電場(chǎng)空間內(nèi)滿足高斯定理和環(huán)路定理的靜電場(chǎng)解是唯一的。 二、若所有導(dǎo)體的電勢(shì)為 0，則導(dǎo)體以外空間的電勢(shì)處處為 0。 唯一性定理的證明及鏡像法的引入 ? 分別給定下列邊界條件之一的唯一性定理的證明： I. 邊界條件為給定每個(gè)導(dǎo)體的電勢(shì)情況 ； II. 邊界條件為給定每個(gè)導(dǎo)體的電量
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