>2.2静电平衡导体的基本性质处在静电平衡条件下的导体,内部电场为0,并由此可推论它还具有以下的性质(1)导体是个等势体,导体表面是个等势面由于导体内任意两点P和O之间的电势差Upo = fE.di =0(2)导体内部没有净电荷,电荷只分布在导体的表面上o$E.dS= 0pdV=%按照高斯定理,有(s)(V)其中V是导体内任一闭合曲面S包围的体积,因此导体内体电荷密度为0。12
12 处在静电平衡条件下的导体,内部电场为0,并由此可 推论它还具有以下的性质: ( 1 ) 导体是个等势体,导体表面是个等势面. 由于导体内任意两点P和Q之间的电势差 d =0 Q PQ P U E l ( 2 ) 导体内部没有净电荷,电荷只分布在导体的表面上. 按照高斯定理,有 ( ) d V V 0 ( ) d 0 S E S 2.2 静电平衡导体的基本性质 其中V是导体内任一闭合曲面S包围的 体积,因此导体内体电荷密度为0
e(3)导体以外靠近其表面处的AS场强处处与表面垂直,其大小S3取决于该导体表面的面电荷0密度,即E=601.S?如图所示,设P是导体外紧靠表面处的任意一点,在邻近P点的导体表面上取一面元^S,作扁圆柱形高斯面,使其上底通过场点P,而下底在导体内部,两底都与△S平行并无限靠近,侧面与S垂直,则该高斯面的电场通量为E.dS+ IE.ds+E.dsΦe =fE.dS = JJAS2ASJAS3P = IT E.dS = EAS13(AS,)
13 如图所示,设P是导体外紧靠表面处的任意一点,在邻近 P点的导体表面上取一面元S,作扁圆柱形高斯面,使 其上底通过场点P,而下底在导体内部,两底都与S平行 并无限靠近,侧面与S垂直,则该高斯面的电场通量为 ( 3 ) 导体以外靠近其表面处的 场强处处与表面垂直,其大小 取决于该导体表面的面电荷 密度,即 0 E E E dS 1 2 3 , S S S E Sd E dS E Sd 1 ( ) d E S E S E S
显然,高斯面内所包围的电荷为4S,因此根据高斯定理有OASΦ = EAS =%思考:E方向?上式只给出导体表面上每一点的电荷密度与其附近场强之间的对应关系,它并不能告诉我们在导体表面上电荷究竟是怎样分布的.这个问题的定量研究比较复杂它不仅与该导体的形状有关,还与它附近的其他带电体有关.然而,对于孤立的带电导体来说,尽管其表面的面电荷密度与曲率之间并不存在单一的函数关系14
14 显然,高斯面内所包围的电荷为S,因此根据高斯定理 有 0 E S E S 上式只给出导体表面上每一点的电荷密度与其附近 场强之间的对应关系,它并不能告诉我们在导体表面上 电荷究竟是怎样分布的.这个问题的定量研究比较复杂, 它不仅与该导体的形状有关,还与它附近的其他带电体 有关.然而,对于孤立的带电导体来说,尽管其表面的 面电荷密度与曲率之间并不存在单一的函数关系, 思考:E方向?
但是大致说来,导体表面凸出而尖锐的地方曲率较大,面电荷密度较大;表面较平坦的地方曲率较小,面电荷密度较小;表面凹进去的地方曲率为负,面电荷密度则更小B如左图两个相距较远的导体球通过导线连接起来,AE9iq192q192所以22rrTrTr2当r>>r,时,上述表达式<<,即曲率1292很小的球上的电荷密度要小得多。15
15 如左图两个相距较远的导体 球通过导线连接起来。 但是大致说来,导体表面凸出而尖锐 的地方曲率较大,面电荷密度较大;表面 较平坦的地方曲率较小,面电荷密度 较小;表面凹进去的地方曲率为负, 面电荷密度则更小. 1 2 1 2 q q r r 所以 1 2 2 2 1 2 q q r r 当r1>> r2时,上述表达式<<,即曲率 很小的球上的电荷密度要小得多
在导体的尖端附近电场特别强,常会发生尖端放电(pointdischarge)现象.尖端放电只发生在靠近导体尖端表面的很薄的一层空气单,在暗处可以看到尖端附近隐隐地笼罩着一层光晕,称为电晕(corona).高压输电线附近的电晕放电会浪费很多电能,为避免这种现象,高压输电线半径不能过小,表面应做得极为光滑,一些高压设备的电极还常常做成光滑的球面避雷针避雷针接地线XX视频闪电地深1米接地针16
16 在导体的尖端附近电场特别强,常会发生尖端放电 (point discharge)现象.尖端放电只发生在靠近导体尖端 表面的很薄的一层空气里,在暗处可以看到尖端附近 隐隐地笼罩着一层光晕,称为电晕(corona).高压输电线 附近的电晕放电会浪费很多电能,为避免这种现象, 高压输电线半径不能过小,表面应做得极为光滑,一些 高压设备的电极还常常做成光滑的球面. 避雷针 视频 闪电