一, 导体的静电平衡条件
二, 静电平衡的导体上的电荷分布
三, 有导体存在时静电场的分析与计算
四, 静电屏蔽
第 4 章 静电场中的导体
一、导体的静电平衡条件
1,金属导体 的电结构
从微观角度来看, 金属导体是由带正电的晶格
点阵 （ 离子实 ） 和 自由电子 构成, 晶格不动,
相当于骨架, 而
自 由 电 子在 内
部可自由运动,
充满整个导体,
是 公有化 的 。
当导体不带电, 也不受外电场作用时, 自
由电子均匀分布, 只做热运动而没有定向
的宏观电荷移动, 因而整个金属导体从宏
观上看是电中性的 。
一、导体的静电平衡条件
1,金属导体 的电结构
E0
E0E′
2,静电感应
一、导体的静电平衡条件
在静电场 中, 导体中的自由电子在 作用
下定向运动, 引起导体内部正负电荷的重新
分布, 反过来又引起导体内外电场的重新分
布 。
0E
?
0E
?
不管导体原来是否带电和有无外电场的
作用, 导体内部和表面都没有电荷的宏观定
向运动的状态称为导体的静电平衡状态 。
3,导体的 静电平衡 状态
一、导体的静电平衡条件
(1)当导体达到静电平衡状态时,
即：导体内部处处电场强度为零 。
一、导体的静电平衡条件
E0
E0E′
0EE
?? ???
0int ?E?
(2) 导体表面的电场与导体表面垂直 。
一、导体的静电平衡条件
表面?sE?
sE
?
导体
处于静电平衡的导体是等势体, 导体表面是
等势面 。
0??????? ?
L
ab ldE
?????
一、导体的静电平衡条件
4,导体 静电平衡 条件的另一种表述
a
b
L
0?intE?
ab ?? ?
在导体内作任意形状的封闭曲面 S, 则
0???? S i n t SE ?? d
二、静电平衡的导体上的电荷分布
1,导体内部不存在净电荷, 电荷只能
分布在导体外表面上 。
S
0?intE?
0?? ?
内S
iq
做一柱形高斯面, 上底在导体外,下底在导体
内, 侧面与表面垂直 。
二、静电平衡的导体上的电荷分布
2,导体外表面各处的面电荷密度与该
处的电场强度的大小成正比 。
?S
E?
0?intE?
二、静电平衡的导体上的电荷分布
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?? ?S SE d?
EE 0
0
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?????? ?????? 侧面下底上底 SESESE ?????? ddd
SE?? 0? 0?
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? S??
二、静电平衡的导体上的电荷分布
?一般来说, 表面突出尖锐的地
方, 面电荷密度较大；
3,对于孤立导体, 静电平衡时, 面电
荷的分布与导体形状有关, 表面曲率越
大, 面电荷密度也越大 。
?表面平坦处面电荷密度较小；
?表面凹陷处面电荷密度更小,
甚至为零 。
生激烈运动而产生碰撞电离, 与尖端电荷异号
的离子受到吸引而趋向尖端, 与尖端电荷同号
的离子受到排斥而飞离尖端, 形成, 电风,,
可使火焰上部偏斜 。 这即是 尖端放电 。
电晕 避雷针
?在导体尖端, 电荷密
度很大, 表面电场很强,
可使空气分子电离, 或
使空气中残留的离子发
二、静电平衡的导体上的电荷分布
?导体放入静电场中时, 导体上的电荷与导
体外的电场都会重新分布达到新的平衡 。
三、有导体存在时静电场的分析与计算
?P98 例 4.1
?P100 例 4.2
?在导体空腔外有电荷存在时, 由于导体静电
平衡的性质, 不难证明, 腔外电荷与空腔外表
面的感应电荷在腔内产生的总电场为零 。 即
0?? 内外表内外 EE ??
说明导体空腔可把腔外电场屏蔽住 。 这个现象
称为 静电屏蔽 。
四、静电屏蔽
?屏蔽线
?间接验证库仑定律的正确性
四、静电屏蔽
二, 静电平衡的导体上的电荷分布
三, 有导体存在时静电场的分析与计算
四, 静电屏蔽
第 4 章 静电场中的导体
一、导体的静电平衡条件
1,金属导体 的电结构
从微观角度来看, 金属导体是由带正电的晶格
点阵 （ 离子实 ） 和 自由电子 构成, 晶格不动,
相当于骨架, 而
自 由 电 子在 内
部可自由运动,
充满整个导体,
是 公有化 的 。
当导体不带电, 也不受外电场作用时, 自
由电子均匀分布, 只做热运动而没有定向
的宏观电荷移动, 因而整个金属导体从宏
观上看是电中性的 。
一、导体的静电平衡条件
1,金属导体 的电结构
E0
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2,静电感应
一、导体的静电平衡条件
在静电场 中, 导体中的自由电子在 作用
下定向运动, 引起导体内部正负电荷的重新
分布, 反过来又引起导体内外电场的重新分
布 。
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不管导体原来是否带电和有无外电场的
作用, 导体内部和表面都没有电荷的宏观定
向运动的状态称为导体的静电平衡状态 。
3,导体的 静电平衡 状态
一、导体的静电平衡条件
(1)当导体达到静电平衡状态时,
即：导体内部处处电场强度为零 。
一、导体的静电平衡条件
E0
E0E′
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(2) 导体表面的电场与导体表面垂直 。
一、导体的静电平衡条件
表面?sE?
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导体
处于静电平衡的导体是等势体, 导体表面是
等势面 。
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一、导体的静电平衡条件
4,导体 静电平衡 条件的另一种表述
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二、静电平衡的导体上的电荷分布
1,导体内部不存在净电荷, 电荷只能
分布在导体外表面上 。
S
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做一柱形高斯面, 上底在导体外,下底在导体
内, 侧面与表面垂直 。
二、静电平衡的导体上的电荷分布
2,导体外表面各处的面电荷密度与该
处的电场强度的大小成正比 。
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二、静电平衡的导体上的电荷分布
?S
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二、静电平衡的导体上的电荷分布
?一般来说, 表面突出尖锐的地
方, 面电荷密度较大；
3,对于孤立导体, 静电平衡时, 面电
荷的分布与导体形状有关, 表面曲率越
大, 面电荷密度也越大 。
?表面平坦处面电荷密度较小；
?表面凹陷处面电荷密度更小,
甚至为零 。
生激烈运动而产生碰撞电离, 与尖端电荷异号
的离子受到吸引而趋向尖端, 与尖端电荷同号
的离子受到排斥而飞离尖端, 形成, 电风,,
可使火焰上部偏斜 。 这即是 尖端放电 。
电晕 避雷针
?在导体尖端, 电荷密
度很大, 表面电场很强,
可使空气分子电离, 或
使空气中残留的离子发
二、静电平衡的导体上的电荷分布
?导体放入静电场中时, 导体上的电荷与导
体外的电场都会重新分布达到新的平衡 。
三、有导体存在时静电场的分析与计算
?P98 例 4.1
?P100 例 4.2
?在导体空腔外有电荷存在时, 由于导体静电
平衡的性质, 不难证明, 腔外电荷与空腔外表
面的感应电荷在腔内产生的总电场为零 。 即
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说明导体空腔可把腔外电场屏蔽住 。 这个现象
称为 静电屏蔽 。
四、静电屏蔽
?屏蔽线
?间接验证库仑定律的正确性
四、静电屏蔽
