第九章静电场中的导体与电介质 结构框图 静电场与带 导体的静电平衡 电 电粒子的相电介质电位移矢量 电一场 互作用 极化介质中高斯定理 能 主要内容: 导体的静电平衡条件,静电场中导体的电学性质; 电容器及其联接 电介质的极化现象和相对电容率的物理意2 冷电场的能量
结构框图 静电场与带 电粒子的相 互作用 导体的静电平衡 电位移矢量 介质中高斯定理 电介质 极化 电 场 能 电 容 第九章 静电场中的导体与电介质 主要内容： •导体的静电平衡条件，静电场中导体的电学性质； •电容器及其联接 •电介质的极化现象和相对电容率的物理意 义•电场的能量
§9-1静电场中的导体 自由电子 静电感应静电平衡 1.静电感应 金属导电模型 构成导体框架,形状、大小的是那些基本不动 的带正电荷的原子实,而自由电子充满整个导体 属公有化 当有外电场或给导体充电,在场与导体的相互作 用的过程中,自由电子的重新分布起决定性作用。 导体带电Q
一、静电感应 静电平衡 金属导电模型 构成导体框架，形状、大小的是那些基本不动 的带正电荷的原子实，而自由电子充满整个导体 属公有化。 当有外电场或给导体充电，在场与导体的相互作 用的过程中，自由电子的重新分布起决定性作用。 — — — — — — — — — — 导体带电Q §9-1 静电场中的导体 自由电子 1.静电感应
金属导体与电场的相互作用 特征:金属导体内存在大量的自由电子 ·无外场时·在外场中 导体内电荷重新 “电子气”,②宏观定向运动场直至静电 自由电子无①无规运动 分布,出现附加电 规运动 E-E+E E E 0 在外电场作用下,引起导体中电荷重新分布而呈现出 的带电现象,叫做静电感应现象
•无外场时 自由电子无 规运动： “电子气” •金属导体与电场的相互作用 特征：金属导体内存在大量的自由电子 •在外场 中 ①无规运动； ②宏观定向运动 E0 E0 − −−−− − − − + E + + + + + + + •导体内电荷重新 分布，出现附加电 场 直至静电平衡 ' E − − − − − − − − + + E = E + E 0 + + ++ + + •在外电场作用下，引起导体中电荷重新分布而呈现出 的带电现象，叫做静电感应现象
2导体的静电平衡条件: electrostatic equilibrium 外电场与自由电荷移动后的附加场E之和 为总场强 e=e+E E=0 当导体内部和表面都无电荷定向 E 移动的状态称为静电平衡状态。 E E.=E+E inside inside 0时导体处于静电平衡状态 反证法,若电场强度不为零,则自由电荷将能移动 静电平衡条件是由导体的电结构特征和静电平衡的 要求所决定的,与导体的形状无关
2.导体的静电平衡条件：electrostatic equilibrium •当导体内部和表面都无电荷定向 移动的状态称为静电平衡状态。 0 ' Einside = E0 + Einside = 时,导体处于静电平衡状态 反证法，若电场强度不为零，则自由电荷将能移动。 ' E Eo E = + •外电场与自由电荷移动后的附加场 之和 为总场强 ' E •静电平衡条件是由导体的电结构特征和静电平衡的 要求所决定的，与导体的形状无关。 Eo E = 0 E' Eo
静电平衡下条件(充要条件): ①导体内部场强处处为零 Insid=0 ②导体表面邻近处的场强 必定和导体表面垂直。 surface surface 或:①导体是等势体。②导体表面是等势面 证明:①导体内任意两点a、b,静电平衡时: b E.=0 E d e nie·d dl=0 1a=Vb~导体是等势体。 ②导体表面任意两点a、b,静电平衡时: Esoface I suface Va -Vb= E surface di=o V=Vb~导体表面是等势面
•静电平衡下条件(充要条件)： E surface surface⊥ ②导体表面邻近处的场强 必定和导体表面垂直。 = 0 Einside ①导体内部场强处处为零 或: ①导体是等势体。②导体表面是等势面。 0 Einside = 0 b a b inside a V V E dl − = = = V V a b 证明：①导体内任意两点a、b，静电平衡时： ～导体是等势体。 ②导体表面任意两点a、b，静电平衡时： E surface surface ⊥ 0 b a b surface a V V E dl − = = = V V a b ～导体表面是等势面