2020年高中物理竞赛-电磁学篇C—13有导体和介质存在时的静电场：有导体时静电场的分析与计算(共23张PPT)

2020高中物理竞赛 电磁学篇C 导体放入静电场中： §13-3 有导体时静电场的分析与计算 导体的电荷重新分布 导体上的电荷分布影响电场分布 静电平衡状态 [例1]半径为R的不带电导体球附近有一点电荷q，它与球心O相距d，求导体球上感应电荷在球心处产生的电场强度及此时球心处的电势；若将导体球接地，球上的净电荷为多少？ 解：建立如图所示的坐标系 设导体球表面感应出电荷q’ §13-3 有导体时静电场的分析方法 球心O处场强为零，是±q’的电场和q的电场叠加的结果 即 因为所有感应电荷在O处的电势为 §13-3 有导体时静电场的分析方法 而q在O处的电势为 导体球接地：设球上的净电荷为q1 解得 §13-3 有导体时静电场的分析方法 [例2]两块放置很近的大导体板，面积均为S，试讨论以下情况空间的电场分布及导体板各面上的电荷面密度.两板所带电荷等值异号；两板带等值同号电荷；两极板带不等量电荷 设四个表面上的电荷面密度分别为1, 2,3和4 解：不考虑边缘效应时，可认为板上电荷均匀分布在板表面上 §13-3 有导体时静电场的分析方法 作两底分别在两导体板内而侧面垂直于板面的闭合柱面为高斯面 板内任一点P点的场强为零 Ⅰ Ⅱ Ⅲ §13-3 有导体时静电场的分析方法 设两板带等值异号电荷+q 和-q： ----电荷分布在极板内侧面 Ⅰ Ⅱ Ⅲ §13-3 有导体时静电场的分析方法 由场强叠加原理有 方向向右 同理 Ⅰ Ⅱ Ⅲ §13-3 有导体时静电场的分析方法 设两板带等值同号电荷+q： ----电荷分布在极板外侧面 由 有 Ⅰ Ⅱ Ⅲ §13-3 有导体时静电场的分析方法 由场强叠加原理可得 方向向左 方向向右 Ⅰ Ⅱ Ⅲ §13-3 有导体时静电场的分析方法 设两极板所带电量分别为q1和q2： 可得 §13-3 有导体时静电场的分析方法 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 由场强叠加原理有 Ⅰ Ⅱ Ⅲ §13-3 有导体时静电场的分析方法 求电场分布, 球和球壳的电势U1和U2及它们的电势差△U; 用导线将球和球壳连接时场和电势怎样? 外球壳接地时怎样? 设外球壳离地面很远, 若内球接地, 电荷如何分布? U2为多少？ [例3]半径为r1的导体球带有电荷+q, 球外有一个内外半径分别