电荷和静电场导体和电介质课件.ppt

电磁场与电磁波(第三章)静电场分析课件.ppt

第 3 章 静电场分析,以矢量分析和亥姆霍兹定理为基础，讨论静电场恒定电场的特性和求解方法。,静电场的基本方程真空中和媒质中静电场的辅助函数电位函数静电场的边界条件恒定电场分析静电场的能量方程,主要内容：,静电场：恒定不变的电场。即：,物理,

《电荷和静电场导体和电介质课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电荷和静电场导体和电介质课件.ppt（53页珍藏版）》请在上搜索。

1、,第 十 章,导体和电介质,一、掌握导体静电平衡条件，能分析带电导体在静电场,二、掌握有导体存在时场强与电势分布的计算方法。,三、理解电容的定义，掌握电容的计算方法。,基 本 要 求,六、理解电场能量，掌握电场能量的计算方法。,中的电荷分布。,四、了解电介质的极化和电位移矢量。,五、了解有介质时的高斯定理。,10-5 静电场中的金属导体,一、导体的静电平衡条件, 在外电场作用下, 自由电子做宏观定向移动, 导体内部和表面都没有电荷宏观移动的状态。,1. 静电感应,2. 静电平衡,(1) 导体上的电荷重新分布；,(2) 空间电场重新分布。,电荷在导体上重新分布。,静电感应的结果：,3. 导体静电。

电荷耦合器件CCD课件.ppt

1,83 电荷耦合器件CCD背景知识： 人们获取的信息量的绝大部分都是通过视觉器官得到的，为此获得性能良好的图像传感器一直是人们的追求，早期的非固态图像传感器电子束摄像管与后来的固态图像传感器相比，有工作电压高，功耗大，寿命短，笨重等众多缺,

2、平衡的条件：,是感应电荷 q 产生的场。,导体内部场强处处为零。,导体是等势体，导体表面是等势面。,导体内部场强为零，表面外侧场强垂直导体表面。,(1) 场强特点：,(2) 电势特点:,表面,其中：,二、静电平衡时导体上电荷的分布,2. 孤立导体的电荷面密度与其表面的曲率有关，,静电平衡时, 导体上电荷分布规律:,1. 电荷只分布在导体表面, 导体内部净电荷处处为零。,曲率越大电荷面密度越大。,证明:,由高斯定理,由静电平衡条件,表面突出尖锐部分曲率大, 电荷面密度大;,表面比较平坦部分曲率小, 电荷面密度小;,表面凹进部分曲率为负, 电荷面密度最小。,说明：高斯面可在导体内任选。,用很长的细。

3、导线连接两导体球,证明:,A 球：,B 球：, 结论：,导体球上的电荷仍均匀分布。,设有两个相距很远的带电导体球，如图：,整个导体系统是等势体。,忽略两球间的静电感应，,孤立导体表面曲率处处相等时， 也处处相等。,导导体表面外附近的场强与该处表面的电荷面密度成正比：,三、导体外紧靠导体表面附近的场强,表面向外；,表面指向导体。,证明:,(10-49),E 仅由 S 处电荷产生而与其它电荷无关吗？为什么？,？, 注意：,导体表面外侧附近的场强 是空间所有电荷共同激发的！,由 共同激发 。,例：,导体表面外附近的场强,对于有尖端的带电导体, 由于曲率越大电荷面密度越大，在尖端处的场强特别强。空气中。

4、残留的离子在强电场作用下将剧烈运动，并获得足够大的动能与空气分子碰撞而产生大量的离子。,带电粒子的运动过程就好像是尖端上的电荷不断地向空气中释放一样。,四、尖端放电 电晕损耗（略）,五、空腔导体静电屏蔽,1. 空腔导体,静电平衡时空腔导体电荷分布特点:, 腔内无带电体时，导体的电荷,2. 静电屏蔽,利用空腔导体将腔内外电场隔离，, 腔内有其它带电体时, 导体的内表面,接地的空腔导体可隔离腔内外电场的影响。, 结论：,只分布在它的外表面上；,所带电荷与腔内电荷的代数和必为零。,这种作用称为静电屏蔽。,例1: 无限大均匀带电平面的电场中平行放一无限大金属平板，,设金属板两面感应电荷面密度分别为 1。

5、 和 2 。,由电荷守恒:,(1),(2),联立 (1) 和 (2) 可得:,解:,0,六、导体问题举例,导体内场强由三个带电平面产生并且 = 0 ：,求：金属板两面的感应电荷面密度 。,已知：带电平面的电荷面密度为0 。,(练习五 选择题3),点,点,板,板,由电荷守恒定律：,由静电平衡条件：,解方程得:,电荷分布,讨论（1）,例题 3 半径为R1的导体球带有电荷q，球外有一个内、外半径为R2 、R3的同心导体球壳，壳上带有电量为Q，如图所示，求:（1）两球的电势V1和V2，（2）两球的电势差 (3) 用导线把球和球壳联在一后， （4）在情形（1）、（2）中，若外球接地，,(5)设外球离地面。

6、很远，若内球接地，,解：,导体球壳：,（电荷守恒）,(1) 各球面所带的电荷：,导体球表面：,内表面：,外表面：,(2) 先用高斯定理求场强分布，再用积分求电势。,由高斯定理：,由于静电感应，静电平衡时电荷分布,导体球的电势 V1,导体球壳的电势 V2,方法二：电势叠加法：,(2)两球的电势差：,导体组可看成三层均匀带电球面,(3) 用导线连接两球，电荷重新分布：,导体球表面： 0,导体球壳：,内表面： 0,外表面：,(4) 导体球壳接地，电荷重新分布：,导体球表面：,导体球壳：,内表面：,外表面： 0,(5) 内球接地，,Q,电荷重新分布：,导体球表面：,导体球壳：,内表面：,外表面：,得：,例 4: 接地导体球附近有一点电荷，求: 导体上的感应电荷。,接地导体球： V = 0,导体是等势体, O 点电势 = 0 ：,解:,设导体球上的感应电荷为 ，,得：,10- 6 电容 电容器,一、孤立导体的电容,1. 电容的定义：,2. 电容的单位：F（ 法拉 ）,带电孤立导体球的电势：,当 R 确定时,例：用孤立导体球要得到1 F 的电容，球半径为多大 ？,(10-50),3. 注意： C 。