2022-2023学年高二物理竞赛课件：导体和静电平衡习题课件

导体和静电平衡习题课件 例：半径为R1的金属球电量为q1，外面有一同心金属球壳电量为q2，内外半径分别为R2和R3。求场强和电势分布。电势叠加法 R3 R2 R1 q1 q2 解： 当 时 当 时 R3 R2 R1 q1 q2 作业题：如果把内球换成点电荷呢？ 点电荷q1，外面有一同心金属球壳电量为q2，内外半径分别为R1和R2。求场强和电势分布。 R2 R1 q1 q2 当 时 当 时 当 时 例：两同心导体球面，半径分别为R1和R2，电量分别为Q1和Q2。当把内球接地时，内球带电多少？ 解：内球接地，电势为零，设其电量为 内球内部（白色区域）无电场，等势体势同球心，球心电势：内外球电势叠加 5 例：一个不带电的金属球接近点电荷+q，当距离为r时，求： (1) 感应电荷在球心的电场强度, 点电荷和感应电荷在球心的总电势；(2) 若将金属球接地，球上的净电荷。 +q R O r 解：(1) 球心电场 ， 由 得感应电荷电场 。 由 得 球心总电势 +q 在球心处的电场为 (2) 设金属球接地后有净电荷 q1（位于表面），则 总电势为 所以 例 不带电的无穷长有限厚导体板，一侧接地， 另一侧放置半无限长带电直线， 求板面 O 点处感应电荷面密度σ 。 O 直线 +λ d 导 体 板 x O’ 感应过程：直线电场，吸引导体板内自由负电荷到右表面，排斥正电荷到无穷远（大地），只有右表面有感应电荷。 得 2.常见导体组: · 板状导体组 · 球状导体组 电荷守恒 静电平衡条件（高斯定理） 接地条件（电势为零） 总结 有导体存在时静电场的分析与计算 1. 分析方法: 三方法结合 例：求电偶极子电场中任一点的电势和电场强度。  q +q O P x y r r+ r_  l 解： P点的电势为  q +q O P x y r r+ r_  l 用矢量式表示为 则 电子自旋角动量大小 S 在外磁场方向的投影 s —自旋量子数 自旋磁量子数 ms 取值个数为 ms = ±1/2 2s +1= 2 则 s = 1/2 ， 电子自旋角动量在 外磁场中的取向 理学院 物理系 陈强 $