第六章 静电场中的导体和电介质 The conductor and dielectric in static electric field § 6.1 静电场中的导体 The conductor in static electric field
David· Blaine挑战百万伏特电击
教学目标 1. 理解静电平衡时导体外表面附近电场强度与电荷面密度 之间的关系 2.了解孤立带电导体表面电荷分布的规律以及尖端放电、 静电屏蔽的原理 教学重点 静电平衡时导体外表面附近电场强度与电荷面密度关系 教学难点 静电平衡时导体外表面附近电场强度与电荷面密度关系 的理解
3. 静电屏蔽的作用 屏蔽电缆 屏蔽外电场 防静电铝箔袋
屏蔽网
防静电铝箔袋
三、静电屏蔽
3. 静电屏蔽的作用
高压设备
屏蔽内电场 家用电器
屏蔽罩
四、小结
1. 导体表面附近电场强度与面密度的关系
σ E ε0
2. 尖端放电及应用 3. 静电屏蔽及应用
五、课后思考
2011年11月17日，西电东输银东线发生故障，电力工 人王进实现了世界首次特高压660kv带电作业，他是如何
或导体是个等势体 2.静电平衡时导体上电荷的分布 + + + +
+
+
+ + + + ++
实心导体
空腔内无电荷 空腔导体
+
+
+Leabharlann 空腔带电导体电荷分布示意图 空腔带电导体
知识回顾
1.导体的静电平衡特征 导体内部任何一点处的电场强度为零
导体表面处电场强度方向均与导体表面垂直
或导体是个等势体 2.静电平衡时导体上电荷的分布
Sup S down S profile
E cosd0 S
Sup
0
n
P
ES
σ S ε0 σ (r ) E (r ) ε0
+ + +
+
E 0
h0 + + +
作扁圆柱形高斯面
一、导体外表面附近电场强度与电荷面密度的关系
E (r )
注意
σ (r ) ε0
实现的？
作业：P228：T6-6，T6-9
预习：§6-2 静电场中的电介质
产生电火花
电子打火灶点火器
汽车火花塞
二、尖端放电
1. 尖端放电现象 2. 尖端放电应用
E 3 106 V m 空气电离
静电除尘
二、尖端放电
1. 尖端放电现象 2. 尖端放电应用 浪费电能 损坏电子元件 干扰通讯信号
焊点尖端放电现象
三、静电屏蔽
1. 屏蔽外电场 空腔内及导体内部电场 强度处处为零
1. 导体表面的场强是突变的 2. 导体外表面附件的场强是所有电荷产生场强 的叠加 3. 导体外表面附近某点场强只与导体表面该点 的电荷面密度有关
一、导体外表面附近电场强度与电荷面密度的关系
E (r )
讨论
σ (r ) ε0
E
++ + + + +
E ( r ) 只与 ( r ) 有关，
等量异号电荷的平板和非球形 孤立导体电场、电势分布示意图 导体电场分布照片
二、尖端放电
1. 尖端放电现象 2. 尖端放电应用 避雷针
E 3 106 V m 空气电离
Benjamin Franklin （ 1706-1790 ） 美国科学家
二、尖端放电
1. 尖端放电现象 2. 尖端放电应用
E 3 106 V m 空气电离
与叠加原理是否矛盾？
结论：球体表面 导体外表面附近场强
P
+
变化，
变化， E
+ + + + +
+
++
电荷均匀分布 电荷非均匀分布
而
仍然成立。 E 0
一、导体外表面附近电场强度与电荷面密度的关系
静电平衡导体外表面的电荷如何分布 孤立导体处于静电平衡时， 表面各处的电荷面密度与表面的 曲率有关 曲率越大，电荷面密度越大
实心导体
空腔内无电荷 空腔导体
+ +q + + - - +q - + + + - + - -q + + + + ++
内部有电荷空腔导体电荷分布示意图 空腔导体
+
+
空腔内有电荷
一、导体外表面附近电场强度与电荷面密度的关系
E dS
S
E dS E dS E dS
空腔导体可屏蔽外电场
用空腔导体屏蔽外电场
结论：
空腔导体可以屏蔽外电场, 使空腔内物体不受
外电场影响。
三、静电屏蔽
2. 屏蔽内电场 空腔内、外表面的电荷？ 内表面：感应电荷-q 外表面：感应电荷+q 结论： 接地的空腔导体内的带电体对空腔外不会产生 任何影响。
+
+
q
+
q
+
+
+
+q
+
三、静电屏蔽
知识回顾
1.导体的静电平衡特征 导体内部任何一点处的电场强度为零
导体表面处电场强度方向均与导体表面垂直
或导体是个等势体 2.静电平衡时导体上电荷的分布 +
+
实心导体
+ + + +
+ + + + ++
+
+
+
实心带电导体电荷分布示意图
知识回顾
1.导体的静电平衡特征 导体内部任何一点处的电场强度为零
导体表面处电场强度方向均与导体表面垂直