1、第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质The conductor and dielectric in static electric field 6.1 静电场中的导体静电场中的导体The conductor in static electric fieldDavidBlaine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 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的理解知识回顾1.导体的静电平衡
2、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 空腔导体空腔内无电荷空腔带电导体空腔带电导体+ + + + + + + + + + + + + + + +空腔带电导体电荷分布示意图空腔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
3、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 空腔导体空腔内无电荷空腔内有电荷空腔导体空腔导体+q- -q- - - - - - - - - - - -+ + + + + + + + + + + + + + + +内部有电荷空腔导体电荷分布示意图内部有电荷空腔导体电荷分布示意图+q一、导体外表面附近电场强度与电荷面密度的关系0SSSEdSEprofiledownupSSSSESESEdddupSSEdcos00+0EPn作扁圆柱形高斯面作扁圆柱形高斯面0h0)()(rrE一、导体外表面附近电场强度与电荷面密度的关系0)()(rrE1. 导体表面的场强是突变的2. 导体外
4、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 注意一、导体外表面附近电场强度与电荷面密度的关系0)()(rrE电荷非均匀分布电荷非均匀分布PE+PE电荷均匀分布电荷均匀分布 只与 有关，与叠加原理是否矛盾？)(rE)(r 结论：球体表面 变化，导体外表面附近场强 变化，而 仍然成立。 0EE 讨论一、导体外表面附近电场强度与电荷面密度的关系 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 静电平衡导体外表面的电荷如何分布孤立导体电场、电势分布示意图孤立导体电场、电势分布示意图等量异号电荷的平板和非球形
5、等量异号电荷的平板和非球形导体电场分布照片导体电场分布照片二、尖端放电1. 尖端放电现象空气电离mVE6103 2. 尖端放电应用避雷针Benjamin Franklin（ 1706-1790 ）美国科学家美国科学家二、尖端放电1. 尖端放电现象2. 尖端放电应用产生电火花电子打火灶点火器电子打火灶点火器汽车火花塞汽车火花塞空气电离mVE6103 二、尖端放电1. 尖端放电现象2. 尖端放电应用静电除尘空气电离mVE6103 二、尖端放电1. 尖端放电现象2. 尖端放电应用浪费电能干扰通讯信号损坏电子元件焊点尖端放电现象焊点尖端放电现象三、静电屏蔽结论： 空腔导体可以屏蔽外电场, 使空腔内物体
6、不受外电场影响。1. 屏蔽外电场空腔内及导体内部电场强度处处为零空腔导体可屏蔽外电场用空腔导体屏蔽外电场用空腔导体屏蔽外电场三、静电屏蔽2. 屏蔽内电场内表面：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。外表面：感应电荷+q空腔内、外表面的电荷？qq+ + + + + + + + +q三、静电屏蔽屏蔽外电场3. 静电屏蔽的作用屏蔽电缆防静电铝箔袋屏蔽网防静电铝箔袋三、静电屏蔽高压设备家用电器屏蔽内电场屏蔽罩3. 静电屏蔽的作用四、小结1.导体表面附近电场强度与面密度的关系2.尖端放电及应用3.静电屏蔽及应用0E 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，他是如何实现的？ 作业：P228：T6-6，T6-9 预习：6-2 静电场中的电介质
