1、电磁学电磁学静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质第第2 2节节2 空腔导体与静电屏蔽空腔导体与静电屏蔽 2.1 空腔导体空腔导体 2.2 静电屏蔽静电屏蔽 电磁学电磁学静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质第第2 2节节电磁学电磁学静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质第第2 2节节1 1、空腔导体内部无带电体（第一类空腔）、空腔导体内部无带电体（第一类空腔）F空腔内部及导体内部电场强度处处为零，它们空腔内部及导体内部电场强度处处为零，它们形成等电势区。形成等电势区。以上结论不受腔外带电体以上结论不受腔外带电体及电场的影响！及电场的影响！2.1 空腔导体空腔导体 F空腔内表
2、面不带任何电荷，所有的净电荷只空腔内表面不带任何电荷，所有的净电荷只分布在外表面上。分布在外表面上。电磁学电磁学静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质第第2 2节节V=C1V=C1 10E+2V=C2V=C2q（1）空腔带电空腔带电（2）空腔外有电荷（电场）空腔外有电荷（电场）腔外带电体与腔外腔外带电体与腔外表面电荷在腔内场强总表面电荷在腔内场强总贡献为零。贡献为零。电磁学电磁学静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质第第2 2节节2 2、空腔导体内部有带电体（第二类空腔）、空腔导体内部有带电体（第二类空腔）F 内表面所带总电量与空腔内表面所带总电量与空腔内带电体的电量相等、符内带电
3、体的电量相等、符号相反。号相反。Sqq电磁学电磁学静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质第第2 2节节qqqF 如果原来空腔导体是电中性的，那么由如果原来空腔导体是电中性的，那么由电荷守电荷守恒定律恒定律，在外表面还会有，在外表面还会有+q的感应电荷的感应电荷电磁学电磁学静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质第第2 2节节F 空腔外表面上的电荷分布与腔内带电体的位置空腔外表面上的电荷分布与腔内带电体的位置无关，只取决于导体外表面的形状和外电场。无关，只取决于导体外表面的形状和外电场。F 内表面上的电荷分布只能由腔内电荷及空腔内内表面上的电荷分布只能由腔内电荷及空腔内表面形状决定，不
4、受腔外电场影响。表面形状决定，不受腔外电场影响。电磁学电磁学静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质第第2 2节节qqq电场线分析电场线分析电磁学电磁学静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质第第2 2节节qqqF 孤立孤立导体腔的外壳接地，导体外表面的电荷导体腔的外壳接地，导体外表面的电荷将全部导入地下将全部导入地下电磁学电磁学静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质第第2 2节节F 空腔导体接地、并且腔外有带电体时，外表面上空腔导体接地、并且腔外有带电体时，外表面上仍有感应电荷仍有感应电荷 qqQq电磁学电磁学静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质第第2 2节节 一空心导
5、体球壳，其内、外半径分别为一空心导体球壳，其内、外半径分别为R1和和R2，带电荷，带电荷q，如图所示。当球壳中心处再放一电，如图所示。当球壳中心处再放一电荷为荷为q的点电荷时，则导体球壳的电势的点电荷时，则导体球壳的电势(设无穷远设无穷远处为电势零点处为电势零点)为为 201020102 .D 2 .C 4 .B 4 .A RqRqRqRqDR1R2qq电磁学电磁学静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质第第2 2节节2.2 静电屏蔽静电屏蔽 V=C1V=C1 10E+2V=C2V=C2q1、外界电场不影响空腔内部的电场、外界电场不影响空腔内部的电场电磁学电磁学静电场中的导体和电介质静电场
6、中的导体和电介质第第2 2节节2 2、一个接地的空腔导体，腔内带电体对腔外的、一个接地的空腔导体，腔内带电体对腔外的物体不产生影响。物体不产生影响。F 空腔内部的电场不影响外界空腔内部的电场不影响外界F 外界电场不影响空腔内部外界电场不影响空腔内部的电场的电场 无论空腔导体壳接地与否，外界均对壳无论空腔导体壳接地与否，外界均对壳内电场无任何影响。内电场无任何影响。qq电磁学电磁学静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质第第2 2节节 高压设备都用金属导体壳接地做保护，高压设备都用金属导体壳接地做保护，它起静电屏蔽作用，内外互不影响。它起静电屏蔽作用，内外互不影响。电子仪器、传输微弱信号的导
7、线，为电子仪器、传输微弱信号的导线，为了避免外界的干扰，在导线外包一层用接了避免外界的干扰，在导线外包一层用接地的金属丝编织的屏蔽线层。地的金属丝编织的屏蔽线层。静电屏蔽的静电屏蔽的应用应用电磁学电磁学静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质第第2 2节节 在实际中常用密织的金属网罩代替金属壳体实现在实际中常用密织的金属网罩代替金属壳体实现静电屏蔽的目的静电屏蔽的目的电磁学电磁学静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质第第2 2节节A.球壳内、外电场强度分布均无变化球壳内、外电场强度分布均无变化 B.球壳内电场强度分布改变，球壳外不变球壳内电场强度分布改变，球壳外不变 C.球壳外电场强
8、度分布改变，球壳内不变球壳外电场强度分布改变，球壳内不变 D.球壳内、外电场强度分布均改变球壳内、外电场强度分布均改变 在一不带电荷的导体球壳的球心处放一点电在一不带电荷的导体球壳的球心处放一点电荷，并测量球壳内外的电场强度分布如果将此荷，并测量球壳内外的电场强度分布如果将此点电荷从球心移到球壳内其它位置，重新测量球点电荷从球心移到球壳内其它位置，重新测量球壳内外的电场强度分布，则将发现壳内外的电场强度分布，则将发现B电磁学电磁学静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质第第2 2节节例题例题1 1 将一不带电的空腔导体球壳放入点电荷将一不带电的空腔导体球壳放入点电荷q所产生的电场中，接地后
9、球壳外表面带电量为所产生的电场中，接地后球壳外表面带电量为多少？多少？解解 空腔内部及导体内部电空腔内部及导体内部电场强度处处为零，它们形成场强度处处为零，它们形成等电势区。等电势区。球心处的电势球心处的电势 RQdqV0044导体球壳接地导体球壳接地 04400RQdqqdRQ电磁学电磁学静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质第第2 2节节R1R2R3q1例题例题2 2 一个带电金属球半径一个带电金属球半径R1，带电量带电量q1，放在另一放在另一个带电球壳内，其内外半径分别为个带电球壳内，其内外半径分别为R2、R3，球壳带电量球壳带电量为为q。试求此系统的电荷、电场分布以及球与球壳间的
10、试求此系统的电荷、电场分布以及球与球壳间的电势差。如果用导线将球壳和球接一下又将如何？电势差。如果用导线将球壳和球接一下又将如何？rq2q3解解 设球壳内外表面电量为设球壳内外表面电量为q2、q3 在球壳内作一半径为在球壳内作一半径为r的球面的球面为高斯面，由高斯定理得到为高斯面，由高斯定理得到 021 qq由电荷守恒定律由电荷守恒定律 123qqqqq2121 4RrRrqEo321 4RrrqqEo在金属球与金属壳内部的场强为零在金属球与金属壳内部的场强为零 电磁学电磁学静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质第第2 2节节21d421RRoABrrqU金属球金属球A与金属壳与金属壳B
11、之间的电势差为之间的电势差为)11(4211RRqo 如果用导线将球和球壳接一下，则金属球壳的如果用导线将球和球壳接一下，则金属球壳的内表面和金属球球表面的电荷会完全中和，重新达内表面和金属球球表面的电荷会完全中和，重新达到静电平衡，二者之间的场强和电势差均为零。到静电平衡，二者之间的场强和电势差均为零。0 021qq13qqq 球壳外表面仍保持有球壳外表面仍保持有q1+q的电的电量，而且均匀分布，它外面的电场量，而且均匀分布，它外面的电场仍为仍为 321 4RrrqqEoR1R2R3q+q1电磁学电磁学静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质第第2 2节节F 先根据静电平衡条件，假设一种电荷分布先根据静电平衡条件，假设一种电荷分布F 再根据电荷守恒定律等条件确定电荷分布再根据电荷守恒定律等条件确定电荷分布F 最后根据电场强度、电势的定义、电场强度最后根据电场强度、电势的定义、电场强度和电势叠加原理求出结果和电势叠加原理求出结果 在静电平衡情况下，如何分析电场强度和在静电平衡情况下，如何分析电场强度和电势等问题：电势等问题：总结总结
