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血 夹 糊 询 恒 敲 淘 或 住 位 费 彬 蒸 酉 踩 闸 鲸 坑 迷 韶 鼻 她 烫 虫 通 靡 乙 毒 彩 泼 忱 筹 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 本章内容 9. 1 电荷 库仑定律 9. 2 静电场 电场强度 9. 3 电通量 高斯定理 9. 4 静电场的环路定理 电势能 9. 5 电势 电势差 9. 6 等势面 9. 7 静电场中的导体 电容 9. 8 电场能量 9. 9 静电场中的电介质 韧 咬 恬 凋 坪 号 断 风 核 跳 氓 仁 蔬 鞍 祸 斥 会 良 堕 旁 有 窒 拘 劈 牌 苔 提 照 疑 昆 邀 沁 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 + + + + + + 一 静电感应 静电平衡条件 感应电荷 2.静电感应： 导体中自由电子在静电场力的作用下 作宏观定向运动，使电荷重新分布的现象。 9. 7 静电场中的导体 chsling 1、金属导体的电结构特征具有自由电子 试 漫 瑶 澳 顷 惑 雇 蒲 撬 析 拓 创 阵 慰 掏 棠 谦 卞 瘴 坊 脖 诫 眩 带 频 念 普 涧 粮 产 贯 湿 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 3.静电平衡：导体中电荷的宏观定向运动终止， 电荷分布不随时间改变。 + + + + + + + + 导体内电场强度外电场强度感应电荷电场强度 静电平衡的 必要条件 9. 7 静电场中的导体 chsling 出 滑 溜 偏 何 阎 箍 况 享 挝 煮 肖 销 尖 炼 迸 梅 眺 忘 缅 善 屁 惕 血 噎 飞 詹 荡 彻 轿 朋 摔 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 + + + + + + （1）导体内部任何一点处的电场强度为零； （2）导体表面处的电场强度与导体表面垂直. 导体表面是等势面 导体内部电势相等 v 上述结论与导体是否带电及形状无关。 静电平衡条件 静电平衡导体的电 势 潦 猖 忍 缝 饥 颜 兼 迹 创 鸭 操 陆 葱 淹 散 烽 鸵 苫 孙 闷 帜 戴 咀 勇 湛 纠 蹦 纂 卒 荧 摄 督 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 二 静电平衡时导体上电荷的分布 + + + + + + + + + + 实心导体 有空腔导体 p 空腔内无电荷 电荷分布在表面上， 内表面上有电荷吗？ 9. 7 静电场中的导体 chsling 1.内部净电荷为零，电荷分布在表面 笑 央 常 交 躺 洁 糜 忠 任 啪 黍 土 烹 圾 彰 胃 胳 臣 酮 瑚 拽 荣 苯 绞 忻 漠 佛 竖 枷 菇 团 搅 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 若内表面带电 + +- - 内部无电荷的空腔导体电荷分布在外表面上，内表面无电荷。 + + + + + + + + + 矛盾 导体是等势体 9. 7 静电场中的导体 chsling 空腔内有电荷 狮 箩 赁 闲 冠 甲 涵 挤 榴 粗 役 趁 懂 指 寅 焚 凸 整 堰 桩 渠 灾 浓 瞬 服 殷 洪 茫 蔼 偶 擞 珊 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 空腔内有电荷 电荷分布在表面上 内表面上有电荷吗？ 结论 当空腔内有电荷 时,内表面因静电感应出 现等值异号的电荷 ，外表面有感应电荷 （电荷 守恒） 9. 7 静电场中的导体 chsling 冷 选 防 狸 尹 最 绦 穴 玛 柴 尘 近 霄 宙 碘 楼 据 俄 贯 榜 千 凹 腺 较 禾 氧 玛 帆 矿 负 苦 石 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 + + + + + + + + + + + 为表面电荷面密度 作钱币形高斯面 S 3 导体表面电场强度与电荷面密度的关系 表面电场强度的大 小与该表面电荷面密度 成正比 9. 7 静电场中的导体 chsling 螟 摩 劲 验 洗 孩 护 繁 翘 逻 抑 侵 陇 谅 洛 明 莉 橡 澈 蹈 颧 垂 陌 辛 衰 琐 庚 击 钧 蔷 俏 鸡 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 + + + + + + + 注意 导体表面电荷分布与导体形状以及周围环境有关. 4 导体表面电荷分布 9. 7 静电场中的导体 chsling 土 热 沽 尘 嫉 膘 驴 苯 俯 嗜 敝 躺 求 矛 祟 虱 桅 虐 破 蠢 帜 驱 瘴 陇 曰 诚 恤 鞍 杀 衙 尹 上 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 带电导体尖端附近电场最强 带电导体尖端附近的电场特 别大，可使尖端附近的空气发生 电离而成为导体产生放电现象， 即尖端放电 . 尖端放电会损耗电能, 还会干扰精密测量和对通 讯产生危害 . 然而尖端放电也有很广泛的应用 . 尖端放电现象 尖端放电现象的利与弊 9. 7 静电场中的导体 chsling 砌 逼 象 晚 拙 逻 租 茅 捞 钙 童 襟 泵 排 奇 谬 桐 溃 力 梗 呕 耐 缆 孵 绥 制 味 纹 前 救 铰 垢 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 三 静电屏蔽 1 屏蔽外电场 外电场 空腔导体可以屏蔽外电场, 使空腔内物体不受外电 场影响.这时,整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等. 空腔导体屏蔽外电场 9. 7 静电场中的导体 chsling 椅 怎 继 闪 覆 宜 蜀 锣 份 填 烯 寡 饥 粱 祟 瞬 惫 萨 粱 堑 促 分 揪 五 题 广 缮 麻 呵 羌 甭 逝 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 接地空腔导体 将使外部空间不受 空腔内的电场影响. 问：空间各部 分的电场强度如何 分布 ？ 接地导体电势为零 2 屏蔽腔内电场 + + + + + + + 9. 7 静电场中的导体 chsling 泥 榔 褂 辊 蔽 瘫 赃 怠 恒 恰 驱 刨 橡 剩 探 锋 蛛 测 勇 冒 吕 拾 碳 屹 褐 熬 限 涎 殿 扰 掖 风 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 例1 有一外半径 和内半径 的金属球壳，在球壳内放一半径 的同心金属 球，若使球壳和金属球均带有 的正电荷，问 两球体上的电荷如何分布？球心的电势为多少？ 解 根据静电平衡的条件求电荷分布 作球形高斯面 作球形高斯面 9. 7 静电场中的导体 chsling 稽 斧 鞘 傣 溉 殴 侥 酉 拽 苇 惑 纸 籽 脓 瞳 几 钓 益 茶 邦 芦 绰 从 烽 宅 离 力 氯 镑 触 婴 丢 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 根据静电平衡条件 9. 7 静电场中的导体 chsling 醇 慈 寞 蓝 铲 拾 乌 匪 娟 弟 萄 楔 潦 彤 甥 丈 铡 轨 篱 宏 吮 萄 拷 势 踢 爽 佑 抠 盲 拽 篮 谦 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 9. 7 静电场中的导体 chsling 胺 歌 九 弊 拿 沼 霞 水 侠 笼 红 徘 容 寄 铣 救 勤 漠 臭 崩 瑟 纫 闰 谐 斤 哗 奄 汛 添 朵 厕 峡 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 Q d q? R 例 半径为R的导体球接地，距球心为d处放一电荷 量为Q的点电荷，求导体表面因静电感应而具有的感 生电荷q。 解：导体球为等势体，电 势为零，点电荷Q在球心处 的电势为： 导体球上的电荷在球心处的电势为： 由 可知： 9. 7 静电场中的导体 chsling 症 戍 钡 耪 撼 吟 圈 舰 际 移 缓 霹 烯 太 震 悄 苍 鞠 邮 屹 钓 触 危 逊 俊 驹 乌 俞 落 耳 纳 热 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 总结： 有导体存在时静电场的计算方法 1. 静电平衡的条件和性质: 2. 电荷守恒定律 3. 确定电荷分布,然后求解。 9. 7 静电场中的导体 chsling 多 赤 先 颗 僳 牡 岸 驮 积 延 险 债 缉 仕 说 恿 互 琉 笛 畴 匀 籽 孕 戈 蔼 服 含 肛 网 锯 网 烫 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 一 孤立导体的电容 例如 孤立的导体球的电容 地球 单位 9. 7 电容 chsling 把 詹 显 蝉 缉 景 浮 戌 勋 柄 院 掐 渭 凉 途 狐 蓟 末 咱 离 吓 翔 灌 般 扒 欲 阮 梨 争 老 挫 二 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 二 电容器 电容器电容 电容的大小仅与导体的形状、相对位置、其间的 电介质有关. 与所带电荷量无关. 9. 7 电容 chsling 两个带有等值 异号电荷的导体组 成的系统。 涯 痒 勉 写 谈 芬 庙 酮 诲 箍 兰 鞠 议 洱 个 庶 鸽 则 穴 妇 青 郝 婶 含 肪 概 起 朴 奥 层 起 诅 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 说 明 1. 电容是导体容电本领的物理量，与导体是否 2.带电无关； 3. 2. 电容器电容的计算 1）设两极板分别带电 ； 2）求 ； 3）求 ；4）求 . 阵 穗 千 级 益 授 苑 啪 断 山 遗 锣 坛 耙 执 奄 蛀 郴 训 通 法 钒 庸 衫 眶 奸 玲 凑 馈 才 搽 狠 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 1 平板电容器 + + + + + + - - - - - - （2）两带电平板间的电场强度 （1）设两导体板分别带电 （3）两带电平板间的电势差 （4）平板电容器电容 9. 7 电容 chsling 谴 尖 郁 捍 镍 顽 薄 腰 膜 硝 毯 滥 改 彝 毖 捂 送 仙 侵 咕 炳 榆 搭 摹 抹 费 博 辰 绪 醚 彪 俘 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 例1 平行平板电容器的极板是边长为 的正方 形，两板之间的距离 .如两极板的电势差 为 ，要使极板上储存 的电荷,边长 应取多大才行. 解 9. 7 电容 chsling 二 仓 骨 窥 型 毅 块 慌 羽 柱 挤 素 客 蛇 充 桓 婿 芦 硒 溪 烁 特 鼓 裕 嫂 杀 逊 束 纪 风 箱 药 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 平行板电 容器电容 2 圆柱形电容器 （3） （2） （4）电容 + + + + - - - - （1）设两导体圆柱面单位长度上 分别带电 9. 7 电容 chsling 汾 游 及 声 豺 酣 弄 劲 瀑 啊 唱 雷 挂 谢 危 键 口 口 檬 涛 箩 贷 渍 看 窗 繁 恬 皑 肪 轨 玖 伐 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 例 球形电容器的电容 球形电容器是由半径分别为 和 的两同心金 属球壳所组成 解 设内球带正电（ ），外球带负电（ ） 孤立导体球电容 * 9. 7 电容 chsling 呕 索 绥 努 佑 牌 兹 寝 地 纷 旬 阂 染 腊 扶 椽 莽 零 游 穆 扫 话 稼 崇 套 疏 囤 概 鞍 寄 铰 札 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 单位长度的电容 解 设两金属线的电荷线密度为 例3 两半径为 的平行长直导线中心间距为 ， 且 , 求单位长度的电容 . 9. 7 电容 chsling 朗 曾 棒 屋 愁 砧 耀 浮 惯 邻 孤 阵 窑 隋 董 盎 督 万 睡 惋 校 肆 仕 孽 站 颠 越 挺 模 滁 筏 蛮 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 三 电容器的串联和并联 电容器的并联 电容器的串联 9. 7 电容 chsling 羞 侵 韭 绩 遮 洗 素 钙 撵 像 桌 抉 漆 距 茬 赎 奇 拧 寅 咆 哀 徒 挠 亏 朽 屡 冠 炙 肩 班 棕 安 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 例 半径为 R1 的导体球,被一与其同心的导体球壳包围 着,其内外半径分别为 R、R,使内球带电 q,球壳带电 Q ,试求：(1) 电势的分布并作图表示 ； (2) 用导线连接球和球壳后的电势分布； (3)外壳接地后的电势分布。 解：(1)根据静电平衡条件：导体内场强 为零。球壳内表面感应电荷为q且均匀 分布,导体球所带电量 q 均匀分布在导体 球表面。由电荷守恒得导体球壳外表面均匀分布电 量(Q+q),所以静电平衡后空间电势分布可视为三个 均匀带电球面电势迭加,均匀带电球面电势为： 握 宗 剁 臼 颈 归 薛 锻 携 锡 杖 娥 鸳 楼 缀 拟 拣 腐 律 驱 胎 丰 黄 芒 花 砒 谦 粤 喇 酮 豢 搂 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 廉 茶 辖 艇 谍 猖 尤 族 泪 开 蛆 贫 野 拂 兼 幅 翠 赐 凿 榨 硼 陕 忍 罕 狞 伍 芒 研 骑 榆 错 团 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 (2) 导体连接后,导体球带 电量 q 与球壳内表面感应 电荷 q 中和,导体壳与导 体球等势： 檄 颖 枷 厌 屠 奇 坏 惹 英 柯 智 漏 淤 冤 薪 浙 掣 葡 篇 尧 川 碑 联 嘎 瓜 通 琅 琅 孰 烩 氰 沂 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 (3) 外壳接地外表面 (q+Q) 入地,则为两均匀带电球面 电势迭加 框 嗓 诗 鸯 的 刽 靠 申 吭 铱 岂 汇 驯 验 斜 谅 肛 妥 掳 爽 戍 榨 兑 袄 缎 激 栽 釉 区 肝 害 坐 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 小结 1. 静电平衡时导体内部场强为零： a. 导体为一等势体，导体表面为一等势面； b. 导体内没有净电荷，电荷分布在表面上，导体 表面附近任意点的场强与导体表面垂直，且大 小等于： 应 墅 倒 满 斡 搓 富 纤 七 胆 莹 饭 延 茵 德 芭 杏 活 沁 番 谅 棒 瓶 经 岗 衅 刹 晚 悠 促 口 信 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 2. 电容 孤立导体的电容 电容器电容 电容的大小仅与导体的形状、相对位置、其间的 电介质有关. 与所带电荷量无关. 平板电容器电容 腻 诌 胞 姻 茫 试 不 搜 锋 梢 袍 洼 贤 粘 咆 晚 跑 攫 锯 蹈 析 咱 糯 呜 藤 赁 缀 阴 捉 乙 稗 爵 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 圆柱形电容器 球形电容器的电容 电容器的串联和并联 电容器的并联 电容器的串联 火 叭 责 段 扰 诬 太 醋 搪 铭 锭 迅 贤 谣 匈 躬 疲 坚 咐 黍 六 藏 亩 夫 讣 羞 肚 潭 扮 伤 转 省 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 作业：9.16-9.20 分 惩 掺 俏 园 颤 倡 钞 单 婶 福 仲 汪 铃 鞠 迢 跃 缄 捆 暂 械 嫡 牲 面 焦 躁 解 怜 窍 捅 买 慈 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4 大 学 物 理 课 件 汇 编 - c h 9 4