第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
1
+ +++++ +++
感应电荷一 静电平衡条件
1 静电感应
+
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
2
+
+
+
+
+
+
+
+
＇E?
0E
0?E?
2 静电平衡
0E
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
3
静电平衡条件：
（ 1） 导体内部任何一点处的电场强度为零；
（ 2） 导体表面处电场强度的方向，都与导体表面垂直,
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
4
+
+
+
+
++A
B
ne
τe
E?
l?d
导体表面为等势面推论,导体为等势体
lE d?
0dABAB lEU
0dABAB lEU
0?E
导体内各点电势相等第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
5
二 静电平衡时导体上电荷的分布
+ + +
+
+++
+
+ +
结论,导体内部无净电荷，
电荷只分布在 导体 表面,
0
0d
ε
qSE
S
0?E
1 实心导体
0 q
S
高斯面实心带电导体第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
6
00d
i
iS qSE
2 空腔导体空腔内无电荷时电荷分布在表面内表面？
外表面？ 空腔带电导体
S
高斯面第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
7
0d lEU ABAB
若内表面带电，必等量异号结论,空腔内无电荷时,电荷分布在外表面,
内表面无电荷,
0d
0
ε
q
SE i
S
与导体是等势体矛盾 －
＋
A B S
高斯面+ +
+
+
+++
+
+ +
空腔带电导体第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
8
空腔内有电荷时结论,空腔内有电荷 +q时，空腔内表面有感应电荷 -q，外表面有感应电荷 +q．
0dS SE
0iq
+
S
高斯面
q
q
-q
空腔导体第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
9
作扁圆柱形高斯面
3 导体表面附近场强与电荷面密度的关系
SESES d
0ε
σE?
0/ εSσ
+
+
++
+
++?
0?E?
S
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
10
4 导体表面电荷分布规律
EσEσ,;
0ε
σE?
++
++
++
+
+
+ +
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
11
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．
尖端放电现象
Eσ
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
12
< 电风实验 >
++++ + +
+
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
13
避雷针必须可靠接地带电云避雷针的工作原理 + + + +
－－－
－－
+
+
－
+
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
14
三 静电屏蔽
1 屏蔽外电场
E?
用空腔导体屏蔽外电场
2 屏蔽内电场
q?
q
+
+ ++
+
+
+
+
q
接地空腔导体屏蔽内电场第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
15
例 有一外半径 R1=10 cm，内半径 R2=7 cm
的金属球壳，在球壳中放一半径 R3=5 cm的同心金属球，若使球壳和球均带有 q=10-8 C的正电荷,问 两球体上的电荷如何分布？球心电势为多少？
1R
2R
3R
q?
q?
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
16
解
)(0 31 RrE
作球形高斯面 2S
作球形高斯面
1S
1R
2R
3R
q?
q?
1S
0
S 22
d
ε
qSE
1R
r
2S
)(
π4 23202
RrR
rε
qE
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
17
)(0 213 RrRE
0d
3S
3 SE
0
S 4
2d
4 ε
qSE
)(
π4
2
12
0
4 Rrrε
qE
1R
2R
3R
q?
q?
q2?
r
3S
r
1R
1R
1R
4S
q?
q2?
球体上的电荷分布如图（球壳内表面带,
外表面带 ）
q?
q2?
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
18
)( 0 31 RrE
)(
π4 23202
RrR
rε
qE
)( 0 213 RrRE
)(
π4
2
12
0
4 Rrrε
qE
1R
2R
3R
q?
q2?
q?
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
19
0 d lEV o
233 dd 20 1 RRR lElE
)211(
π4 1230 RRRε
q
V1031.2 3
1R
2R
3R
q?
q2?
q?
R1=10 cm,R2=7 cm
R3=5 cm,q=10-8 C
112 dd 43 RRR lElE
第六章 静电场中的导体和电介质物理学第五版
20
本章目录
6-1 静电场中的导体
6-2 静电场中的电介质
6-3 电位移 有介质时的高斯定理
6-4 电容 电容器
6-5 静电场的能量和能量密度
6-0 教学基本要求选择进入下一节：
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
1
+ +++++ +++
感应电荷一 静电平衡条件
1 静电感应
+
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
2
+
+
+
+
+
+
+
+
＇E?
0E
0?E?
2 静电平衡
0E
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
3
静电平衡条件：
（ 1） 导体内部任何一点处的电场强度为零；
（ 2） 导体表面处电场强度的方向，都与导体表面垂直,
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
4
+
+
+
+
++A
B
ne
τe
E?
l?d
导体表面为等势面推论,导体为等势体
lE d?
0dABAB lEU
0dABAB lEU
0?E
导体内各点电势相等第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
5
二 静电平衡时导体上电荷的分布
+ + +
+
+++
+
+ +
结论,导体内部无净电荷，
电荷只分布在 导体 表面,
0
0d
ε
qSE
S
0?E
1 实心导体
0 q
S
高斯面实心带电导体第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
6
00d
i
iS qSE
2 空腔导体空腔内无电荷时电荷分布在表面内表面？
外表面？ 空腔带电导体
S
高斯面第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
7
0d lEU ABAB
若内表面带电，必等量异号结论,空腔内无电荷时,电荷分布在外表面,
内表面无电荷,
0d
0
ε
q
SE i
S
与导体是等势体矛盾 －
＋
A B S
高斯面+ +
+
+
+++
+
+ +
空腔带电导体第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
8
空腔内有电荷时结论,空腔内有电荷 +q时，空腔内表面有感应电荷 -q，外表面有感应电荷 +q．
0dS SE
0iq
+
S
高斯面
q
q
-q
空腔导体第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
9
作扁圆柱形高斯面
3 导体表面附近场强与电荷面密度的关系
SESES d
0ε
σE?
0/ εSσ
+
+
++
+
++?
0?E?
S
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
10
4 导体表面电荷分布规律
EσEσ,;
0ε
σE?
++
++
++
+
+
+ +
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
11
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．
尖端放电现象
Eσ
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
12
< 电风实验 >
++++ + +
+
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
13
避雷针必须可靠接地带电云避雷针的工作原理 + + + +
－－－
－－
+
+
－
+
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
14
三 静电屏蔽
1 屏蔽外电场
E?
用空腔导体屏蔽外电场
2 屏蔽内电场
q?
q
+
+ ++
+
+
+
+
q
接地空腔导体屏蔽内电场第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
15
例 有一外半径 R1=10 cm，内半径 R2=7 cm
的金属球壳，在球壳中放一半径 R3=5 cm的同心金属球，若使球壳和球均带有 q=10-8 C的正电荷,问 两球体上的电荷如何分布？球心电势为多少？
1R
2R
3R
q?
q?
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
16
解
)(0 31 RrE
作球形高斯面 2S
作球形高斯面
1S
1R
2R
3R
q?
q?
1S
0
S 22
d
ε
qSE
1R
r
2S
)(
π4 23202
RrR
rε
qE
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
17
)(0 213 RrRE
0d
3S
3 SE
0
S 4
2d
4 ε
qSE
)(
π4
2
12
0
4 Rrrε
qE
1R
2R
3R
q?
q?
q2?
r
3S
r
1R
1R
1R
4S
q?
q2?
球体上的电荷分布如图（球壳内表面带,
外表面带 ）
q?
q2?
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
18
)( 0 31 RrE
)(
π4 23202
RrR
rε
qE
)( 0 213 RrRE
)(
π4
2
12
0
4 Rrrε
qE
1R
2R
3R
q?
q2?
q?
第六章 静电场中的导体和电介质
6-1 静电场中的导体物理学 第五版
19
0 d lEV o
233 dd 20 1 RRR lElE
)211(
π4 1230 RRRε
q
V1031.2 3
1R
2R
3R
q?
q2?
q?
R1=10 cm,R2=7 cm
R3=5 cm,q=10-8 C
112 dd 43 RRR lElE
第六章 静电场中的导体和电介质物理学第五版
20
本章目录
6-1 静电场中的导体
6-2 静电场中的电介质
6-3 电位移 有介质时的高斯定理
6-4 电容 电容器
6-5 静电场的能量和能量密度
6-0 教学基本要求选择进入下一节：
