第6章 静电场中的导体与电介质2012
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第6章 静电场中导体和电介质 重点与知识点
理学院物理系 王 强
第六章 静电场中的导体和电介质
大学物理
第六章 重点与知识点
一、静电场中的导体
2、空腔导体(带电荷 、空腔导体 带电荷 带电荷Q)
1）、腔内无电荷，导体的净电荷只能分布在外表面。 腔内无电荷，导体的净电荷只能分布在外表面。 净电荷只能分布在外表面 Q
在静电平衡状态下,导体 在静电平衡状态下, 空腔内各点的场强等于零, 空腔内各点的场强等于零, 空腔的内表面上处处没有 空腔的内表面上处处没有 净电荷分布。 净电荷分布。
C2 U
Cn
2、电容器的并联
C = C1 + C2 + ⋅ ⋅ ⋅ + Cn
= ∑ Ci
i =1
nq1C1来自q2C2qn U
Cn
2012年3月23日星期五
理学院物理系 王 强
第六章 静电场中的导体和电介质
大学物理
第六章 重点与知识点
四、 电场的能量
（一）、静电场的能量
电场能量密度: 电场能量密度
We 1 2 1 we = = εE = ED V 2 2
ε
电容率, : 电容率,决定于电介质种类的常数
2）、电介质中的高斯定理 ）
v r D ⋅ dS = ∑ Q0i ∫
S i (自由电荷)
2012年3月23日星期五
电介质中通过任 一闭合曲面的电位 一闭合曲面的电位 移通量等于该曲面 移通量等于该曲面 所包围的自由电荷 所包围的自由电荷 的代数和
第六章 静电场中的导体和电介质
一般电场所存储的能量: 一般电场所存储的能量
dWe = wedV
1 2 We = ∫ dWe = ∫ ε E dV V V 2
适用于所有电场） （适用于所有电场）
静电场中的导体与电介质
出现:极化电荷或束缚电荷,分子电矩 p=ql
在静电场中平衡时： 1.内部电场强度不为零；2.电介质表面出现极化电荷
真空中的导体和电介质
P
pi
ΔV
P0eE
01
02
实验证
电 考 真空和P 偶 虑 中电c的介o 导质sS 极 一 P,体ln矩 电 pi， 0介 S 极 2质 l, 化 P 斜 0 . 极度定面 化：义V 圆 和 强：p 2i 电 柱 S 0 ,c荷 L So 体 明 各 性 介l0 ： 向 质的 s密 在 同 中电co s度
此式对其它情况仍然适 用
D
义：电位移矢量D可, 得：D Dd0ESP S
q0
此既电介质中的高斯定理：通过电场中任意闭合曲面的电位移通量， 等于该闭合曲面所包围的自由电荷的代数和。
仿照电场线，用电位移线来描述电位移在空间的分布。但两者有 区别： 电场线起始于正电荷，终止于负电荷（包括极化电荷） 电位移线只起始于自由正电荷，终止于自由负电荷
在国际单位制中，D 的单位是: 库/米2（C/m2)
对各向同性电介质，因
所以 P0 eE
D 0EP 0 ( 1 ) E
式中 ε = ε0εr 叫电介质的介电常数， εr 称电介质的相对介电常数。
引入D,避免了求极化电荷的复杂问题，可使有电介质存在时解题简化。 只要有电介质，均应先求D 再求E 等。
E E0 E E0 与E 方 向 相 反 ：
E
P
E0 // n
E
0 0
0
P cos
P
n
P
e 0E
E
E0
- E
10.4
E0 -
电介
质中0 静电E场0的-基本e
E
在静电场中平衡时： 1.内部电场强度不为零；2.电介质表面出现极化电荷
真空中的导体和电介质
P
pi
ΔV
P0eE
01
02
实验证
电 考 真空和P 偶 虑 中电c的介o 导质sS 极 一 P,体ln矩 电 pi， 0介 S 极 2质 l, 化 P 斜 0 . 极度定面 化：义V 圆 和 强：p 2i 电 柱 S 0 ,c荷 L So 体 明 各 性 介l0 ： 向 质的 s密 在 同 中电co s度
此式对其它情况仍然适 用
D
义：电位移矢量D可, 得：D Dd0ESP S
q0
此既电介质中的高斯定理：通过电场中任意闭合曲面的电位移通量， 等于该闭合曲面所包围的自由电荷的代数和。
仿照电场线，用电位移线来描述电位移在空间的分布。但两者有 区别： 电场线起始于正电荷，终止于负电荷（包括极化电荷） 电位移线只起始于自由正电荷，终止于自由负电荷
在国际单位制中，D 的单位是: 库/米2（C/m2)
对各向同性电介质，因
所以 P0 eE
D 0EP 0 ( 1 ) E
式中 ε = ε0εr 叫电介质的介电常数， εr 称电介质的相对介电常数。
引入D,避免了求极化电荷的复杂问题，可使有电介质存在时解题简化。 只要有电介质，均应先求D 再求E 等。
E E0 E E0 与E 方 向 相 反 ：
E
P
E0 // n
E
0 0
0
P cos
P
n
P
e 0E
E
E0
- E
10.4
E0 -
电介
质中0 静电E场0的-基本e
E
第六章 静电场中的导体和电介质PPT课件
面
++ + +
+ +
S+
+
++
结论：导体内部无净电荷，电荷只分布在导体表面.
2)空 腔导体,空腔内无电荷
SEdS0 qi0 i
导体内部无净电荷
内表面？ 电荷分布在表面 外表面？
高斯 面
S
9
若内表面带电，必等量异号
EdS
qi 0
S
ε0
若有正电荷和负电荷
UAB AB Edl0
与导体是等势体矛盾
结论：空腔内无电荷时，电荷分布在外表面, 内表面无电
荷. 3)空腔导体(q2),空腔内有电荷(q1)
高斯
1+ 2
面
结论: 空腔内有电荷q1时，空 腔内表面有感应电荷- q1 ， 外表面有感应电荷q1 + q2 ．
+ q1 -q1
S
10
3导体表面的电荷密度分布
1) 孤立导体各处的面电荷密度与其表面的曲率
有关. 1 表面曲率越大，电荷密度约高 r
解（1） q1 q4
1 4
q2 q3 q1q2 qA
q2
qA
qB 2
q3q4 qB
（2） E 2 q2 0 0S
UABEdqA 20SqBd
1 2
A
2 3
dr
qq 40R1 40R2
R2 R2
U
R1 R1 R2 R 1
q
-q
R1q
R2
22
解： q外 0
q U
4 0R2
q外 q U0
U内4q0'R140 q R2 0
06 静电场中的导体和介质
对 B 板内一点 P2 ，其电场为
1 2 3 4 0 2 0 2 0 2 0 2 0 1 2 3 4 0 （2）
6-1 静电场中导体
P1
A
P2
B
例 3: 两块金属平板 A、B 平行放置，且间距很小， 令两板分别带电 qA 和 qB，求四个板面上的电荷面密 度，设两板面积均为 S 。
S E dS 0
矛盾！证毕！
6-1 静电场中导体
二. 导体处于静电平衡时的特征
3）导体是等势体，导体表面是等势面。
2 1
证明： V2 V1 E dl
2 1
0
V2 V1
证毕。
6-1 静电场中导体
二. 导体处于静电平衡时的特征
4）导体外部距导体表面很近的一点的场强垂直 于导体表面向外，大小为：
6-1 静电场中导体
一. 静电平衡
1. 定义：导体上的自由电荷不作宏观运动的状态。 例如：静电感应
+
++ + +
感应电荷
6-1 静电场中导体
二. 导体处于静电平衡时的特征
1）导体内部场强处处为零。
E0 ＇ E E 0
+ + + + + + + +
E0
＇ E E0 E 0
1 2 3 4
1 4 0 qA 2 3 S
A
B
即电荷只分布在两板内表面。
6-1 静电场中导体
例 3: 两块金属平板 A、B 平行放置，且间距很小， 令两板分别带电 qA 和 qB，求四个板面上的电荷面密 度，设两板面积均为 S 。
静电场中的导体与电介质
§2 静电场中的导体和电介质§2－1 静电场中的导体1. 导体的静电平衡条件当电荷静止不动时，电场散布不随转变，该体系就达到了静电平衡。
在导体中存在自由电荷，它们在电场的作用下可以移动，从而改变电荷的散布……导体内自由电荷无宏观运动的状态。
导体的静电平衡的必要条件是其体内图2－1导体的静电平衡场强处处为零。
从静电平衡的条件动身可以取得以下几点推论：推论1）导体是等位体，导体表面是等位面：2）导体表面周围的场强处处与它的表面垂直：因为电力线处处与等位面正交，所以导体外的场强必与它的表面垂直。
（注意：本章所用的方式与第一章不同，而是假定这种平衡以达图2－2导体对等位面的控制作用到，以平衡条件动身结合静电场的普遍规律分析问题。
）2．电荷散布1) 体内无电荷，电荷只散布在导体的表面上:当带电导体处于静电平衡时，导体内部不存在净电荷（即电荷的体密度）电荷仅散布在导体的表面。
可以用高斯定理来证明：设导体内有净电荷，则可在导体内部作一闭合的曲面，将包围起来，依静电条件知S面上处处, 即由高斯定理必有q=02） 面电荷密度与场强的关系:当导体静电平衡时，导体表面周围空间的 与该处导体表面的面电荷密度 有如下关系：论证： 在电荷面密度为 的点取面元设 点为导体表面之外周围空间的点，面元。
充分小，可以为 上的面电荷密度 是均匀的，以为横截面作扁圆柱形高斯面（S ）,上底面过P 点，把电荷q= 包围起来. 通太高斯面的电通量是：3） 表面曲率的影响、尖端放电导体电荷如何散布，定量分析研究较复杂，这不仅与这个导体的形状有关，还和它周围有何种带电体有关。
对孤立导体，电荷的散布有以下定性的规律：图2－3导体表面场强与电荷面密度曲率较大的地方（凸出而尖锐处），电荷密度e 较大；曲率较小的地方（较平坦处）电荷密度e 较小；曲率为负的地方（凹进去向）电荷密度e 更小。
1） 端放电的利和弊3 导体壳（腔内无带电体情况）大体性质：当导体壳内无带电体时，在静电平衡当导体壳内无 带电体时，在静电平衡下：导体壳内表面上处处无电荷，电荷仅散布在外 表面；空腔内无带电场，空腔内电位处处相等。
《物理学》第六版-马文蔚ppt 第06章 静电场中的导体和电介质 6-4 电容 电容器
U RB dr Q ln RB
RA 2 π0r 2 π 0l RA
C Q 2 π ε0l U ln RB RA
l RB
-+
l
-
+ +
-+
RA++
-
+-
RB+ -
第六章 静电场中的导体和电介质
10
物理学
6-4 电容 电容器
第六版
C Q 2 π ε0l U ln RB RA
d RB RA RA
C 2 π 0lRA 0S
d
d
平行板电 容器电容
l RB
-+
l
-
+ +
-+
RA++
-
+-
RB+ -
第六章 静电场中的导体和电介质
11
物理学
6-4 电容 电容器
第六版
例3 球形电容器的电容
解 设内外球带分别带电Q
E
4
Q
π 0r2
(R1 r R2 )
U l E dl
＋
Q R2 dr
0 r 0 r S
Qd U Ed
0 r S C Q 0 r S
Ud
6-4 电容 电容器
++++++ Q
r
d
- - - - - - Q
S
第六章 静电场中的导体和电介质
9
物理学
6-4 电容 电容器
第六版
例2 圆柱形电容器
解 设两圆柱面单位长度上分别带电
E
2 π 0r
(RA r RB )
第章静电场中的导体和电介质PPT课件
q2
EA
1 2 o
2 2 o
3 2 o
4 2 o
0
EB
1 2 O
2 2 O
3 2 o
4 2 o
0
1
23
4
由电荷守恒：
1S 2 S q1
A
B
3S 4S q2
1
4
q1 q2 2S
2
3
q1 q2 2S
20
1
4
q1 q2 2S
q1
2
3
q1 q2 2S
1
2
上述结果表明：平板相背的两面带电等
R3 R2
R3
RR11
qq1 1
RR33
问题：电势表
达式能直接写
R2 R1
q1
4 or
2
dr
R3
(q q1 )
4 or 2
dr
出来吗？
q1
4 o
1 R1
1 R2
q q1
4 o R3
V1 V2
同理，球壳的电势为：
V2
E dl
R3
R3
(q
4
q1 ) or 2
dr
q q1
2.内屏蔽
+
+
壳外表面上的电荷分布与腔内带电体的位置无关，只 取于导体外表面的形状。
若将空腔接地，则空腔外表面上的感应电荷被大地电荷 中和，腔外电场消失，腔内电荷不会对空腔外产生影响。即 接地空腔对内部电场起到了屏蔽作用，这是静电屏蔽的另外 一种——内屏蔽。
高压设备用金属导体壳接地做保护。 14
五、利用静电平衡条件和性质作定量计算
例1：半径为R和r的球形导体（R>r），用很长的细导线连 接起来，使两球带电Q、q，求两球表面的电荷面密度。
大学物理学(上册)第6章 静电场中的导体与电介质
6.1 静电场中的导体
6.1.1 物质电性质的分类 ⑴ 电阻率
在数值上等于单位横截面、单位长度的物质电阻．它是定
量反映物质传导电荷本领的物理量. 物质的电阻率越小，
其传导电荷的能力越强． ⑵ 物质的分类
① 第一类为导体：转移和传导电荷能力很强的物质. 电阻率为10-8～10-6Ωm
② 第二类为绝缘体：转移和传导电荷能力很差的物质. 电阻率为108～1018Ωm
紧靠导体表面的P点作垂直于导体表面的
小圆柱面，下底面在导体内部
上底面
E dS E dS
S
S
ES
E
S S' P S'
下底面
侧面
E
0
③ 孤立导体表面电荷面密度与表面曲率成正比．
在表面凸出的尖锐部分(曲率是正值且较大)电荷面密度较大，在
比较平坦部分(曲率较小)电荷面密度较小，在表面凹进部分带电
解: 可认为板上电荷均匀分布在板表面上 1 2 3 4
设四个表面上的电荷面密度分别为1, 2,3和4
在板内任取一点P点，E=0
E 1 2 3 4 0
p 2 2 2 2
0
0
0
0
PQ
0 ①
1
2
3
4
在另一板内任取一点Q点，则
E 1 2 3 4 0
Q 2 2 2 2
0
0
0
0
正负带电极板间产生匀强电场 E
0
导体放入外电场
E 0
中，产生感 应
电荷，感应电荷产生附加场E.
外电
场
E 0
导体G
E
E
导体内部合场 强 E E E
0
附加电场
6静电场中的导体和电介质
V表面 常量
2. 导体上电荷分布 1）静电平衡时，导体内无净电荷，电荷只分布在导体 外表面上。 证明： (1)导体内无空腔 .p
E内 ds 0 q内 0
(2)导体内有空腔，腔内无其它带电体
可以看成已经达到静电平衡的实心导体，从中 挖出空腔，由于没有挖去净电荷，不会影响电 荷分布，也不影响电场分布。内表面无净电荷。
r
D1 E1 R1 2 r1 2 1r1 r R1 r1 r : E1 21r1 E1 2 r2 E 2 1r1 同理：r r2 R2 : E2 22 r2
R2
r R2 V d r1 dr2 ln ln 21r1 22 r2 21 R1 22 r R r
q
§6—7 静电场中的电介质 电介质 绝缘体(不导电) 1.电介质的电结构 带负电的电子→束缚电子 每个分子 带正电的原子核 正负重心不重合 两类电介质： 正负重心重合 E 2.电极化现象 E外 0 1）有极分子 2）无极分子
所有负电荷负重心 所有正电荷正重心
有极分子 p p 0 无极分子
q q A B
(3)内球与地相接，设内球带电q’：
R1
q q VA dr dr 2 2 R 4 r R2 4 r o o q 1 1 q q 1 ( ) 0 可解出 q 4o R R1 4o R2 q q 1 VB 4o R2
R
o
R
q
q
4 R 4
o
dq
q
o
2R
0
q q R 2R
q 4o R
第六章 电介质导体与电场 电学
1 E dS
S
0
(q
S
0
q )
'
北京建筑大学 理学院
1.电位移矢量 （电位移是一个辅助量 ）
定义：
D r 0 E E
单位：cm-2
其中 r 0
F 电容率或介电常量 的 单 位 ： m
2.电位移线： （线的性质：切线方向，疏密） D线起始于正自由电荷，终止于负自由电荷，与 束缚电荷无关。而电力线起始于正电荷终止于负电荷， 包括自由电荷和束缚电荷。
北京建筑大学 理学院
2.有极分子（Polar molecule） 分子的正电荷中心同负电荷中心不重合，（等效 电偶极子）在无外场作用下存在固有电矩。例如， H2O NH3,CO SO2等.
O H+
-
H+
+
H+
+
H2O
+
+
+ +
+
N
H+
+
+ H NH3（氨）
因无序排列对外不呈现电性。 Pi 0
如图
E ds 0
s
q
i
i
0
2. 导体表面电荷面密度与表面邻近处的场强成正比。
E ds ES1 S1 / 0
s
E 0
北京建筑大学 理学院
3. 孤立导体处于静电平衡时，它的表面各处的面电荷 密度与各处表面的曲率（曲率圆半径的倒数）有关。
E0
电介质的击穿：电介质的绝缘性能遭到破坏，变为导体。
北京建筑大学 理学院
三.电介质对电场的影响
在外电场 E0中，介质极化产生的束缚 电荷，产生附加电场 E '
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q2 q时
1 4 0
q 2 3 S
即电荷只分布在两个平板的内表面．
例2 半径为R1的导体球被一个半径分别为R2 、R3的同心导 体球壳罩着，若分别使导体球和球壳带电+q和 +Q，试求： 1）导体球和球壳的电势及它们的电势差； 2）用导线将球和球壳连接起来，两者电势为多少？ 解: 1）根据静电平衡的条件可知, 球 壳内表面感应出电荷-q，球壳外表面 感应出电荷+q，外表面电荷总量为 q+Q. 根据高斯定理计算各区的场强分布.
电介质 胶 母 璃 水
）
r
3.5 4~7 6~8 80 3 2.3
变压器油 聚乙烯
木材
2.5~7
钛酸钡
103~104
几种常见介质的相对介电常数
D
6.2.2 电位移矢量
在外电场的作用下内部状态的变化叫做极化，被极化后 的电介质中所产生的电荷称之为极化电荷. 因此在有电 介质存在时，空间各点的电场强度不仅与产生电场的自 由电荷分布有关，而且与介质中的极化电荷分布也有关. 然而，电介质中的极化电荷通常很难测定，这给研究介 质存在时的电场造成了很大的困难. 因此，需要引入一 D 个辅助物理量——电位移矢量，它本身并不具有明确的 物理意义，但引入该量在处理介质中的电场问题时，可 以绕过极化电荷这一物理量，从而使问题得以简化.
1 2 3 4
1 2 3 4 Ep 0 2 0 2 0 2 0 2 0
P
Q
1 2 3 4 0
①
在另一板内任取一点Q点，则
1 2 3 4 EQ 0 2 0 2 0 2 0 2 0 1 2 3 4 0 ②
第6章 静电场中的导体 与电介质
避雷针
本章内容
6.1 静电场中的导体
6.2 静电场中的电介质 6.3 电容和电容器 6.4 静电场的能量和能量密度
基本要求
1.理解静电场中导体处于静电平衡时的条件，并能从静电 平衡条件来分析带电导体在静电场中的电荷分布. 2.了解电介质的极化及其微观机理，了解电位移矢量的概 念，以及在各向同性介质中，电位移矢量和电场强度的关
q r 4r 2
1 R Qr 2 r R 2 r qR R 1 r
6.1.3
导体静电平衡时其上电荷分布情况
Q S
⑴ 实心导体 在导体内部作任意高斯面S
q E dS
s
E内 0 q 0
S内
0
结论：实心导体内部电荷密度处处为零，电荷一定分布 在导体表面上．
6.2.3 电介质中的高斯定理
1 真空中 E dS q
s
介质中
E dS
s
0 1
s内
因为在真空时 所以真空中 即
D dS q
s s内
D 1 E dS dS q s s 0 s内 0
正负带电极板间产生匀强电场 E0
导体放入外电场 E0 中，产生感应 电荷，感应电荷产生附加场 E .
外电 场
E0
导体G
E
E
导体内部合场强
E E0 E
附加电场
导体内部 的电场
⑵导体静电平衡条件 ① 导体内部任何一点处的场强为零.
E=0
② 导体表面附近任何一点的场强方向处处垂直于该处的 导体表面．
D 0E
0
( q q)
s内 s内
极化电荷，很 难测定，设法 消除
自由电荷
上式虽由特殊条件得出，但具有普遍适用性. 在静电场中,通过任意闭合曲面的电位移通量等于
该闭合曲面内所包围的自由电荷的代数和.这就是 有介质存在时的高斯定理.
电位移矢量不但与自由电荷有关，而且与极化电荷也 有关.当满足以下两个条件时电位移矢量仅由自由电 荷决定：①整个电场空间为均匀介质所充满；②电场 空间并非均匀介质，但的变化方向与方向平行 .
2
1
3
1 q q qQ 4 0 r1 r2 r3
球壳的电势
q Q dr q Q U 2 E dr r E 4 dr r3 2 r3 4 0 r 4 0 r3 3 电势差 q 1 1 U 4 0 r r 1 2
放入介质前真 空中某点场强
静电计测电压
保持原来电荷分布不变情况下，介质 充满全部电场空间后同一点的场强
0 r
介电常数：相对介电常数 r和真空介电常数 0的乘积， 用 表示.
电介质 真空 He H2 O2 CO NH3
0 r
橡 云 玻 纯
r
1 1.0007 1.00065 1.00053 1.00069 1.00008
在表面凸出的尖锐部分(曲率是正值且较大)电荷面密度较大，在 比较平坦部分(曲率较小)电荷面密度较小，在表面凹进部分带电 B 面密度最小.
孤立 导体
A 证明：
C
A B C
Q
R
q
r
Q 1 q U 4 0 R 4 0 r
Q R q r Q R 4R 2
1
D E
电位移矢量：在电场空间中，某一点的电位移矢量等于介 电常数与该点处电场强度的乘积 .
数学表达式：
D E
均匀带电球面外距球心为r处任一点 的电位移矢量大小 无限长均匀带电细棒在距棒为r处任 一点的电位移矢量大小
q D 2 4r
D 2r
当电场中充满各向同性的均匀电介质时，电场中任意一点 的电场强度不仅与自由电荷的分布有关，而且与电介质的 极化电荷有关，而该点的电位移矢量却只与自由电荷的分 布有关，而与电介质极化电荷无关.
烛焰偏离针尖，就是由于电风“吹动”的结果
⑵ 静电屏蔽
E
E E1 E2 0
E
空腔导体屏蔽外电场
接地的空腔导体屏蔽内电场
例1 两块放置很近的大导体板，面积均为S，两板带电 荷分别为q1和q2，求导体板各表面的电荷面密度. 解: 可认为板上电荷均匀分布在板表面上 设四个表面上的电荷面密度分别为1, 2 , 3 和 4 在板内任取一点P点，E=0
E
F
-
E0
⑶ 导体静电平衡的性质 ① 整个导体是一个等势体，导体内部和表现电势处处相等． 证明：
p
b
U a U b E dr a 内 E内 0 U U
a
Q
等势体
Байду номын сангаас
等势面
Q
a
b
b
Q 0 U U E d l E cos 90 dl 0 P Q 表 P P
⑵ 空腔导体 ① 空腔内无带电体
在空腔内作任意高斯面
Q
q 0
内表面也不存在等量异号电荷, 否则
S
?
E dl 0
结论：空腔导体内没有带电体时，空腔的内表面处处 无电荷，电荷只能分布在外表面，并且空腔内无电 场．
② 空腔内有带电体 导体内和外表面间任取高斯面 +q +q
R3
Q
q
R1
R2
由
q S E dS
E2
E1 0
0
得
q
r R1
q
q
qQ E4 er 2 4 0 r
E3 0
4 0 r
er R r R 2
1
2
R2 r R3
r R3
r2 U 1 E dr E 2 d r E 4 d r r1 r1 r3 q r q Q r dr r dr 2 2 4 0 r 4 0 r
2）用导线连接球和球壳： 导体球将变为球壳内表面的一部分，电荷只分布在导体的
外表面上.
E1 E 2 E 3 0
U1 U 2
qQ dr 2 r3 4 r 0
r3
E 4 dr
qQ E4 er 2 4 0 r
qQ 4 0 r3
① 第一类为导体： 转移和传导电荷能力很强的物质. 电阻率为10-8～10-6Ωm ② 第二类为绝缘体： 转移和传导电荷能力很差的物质. 电阻率为108～1018Ωm 介于导体和绝缘体之间的物质. ③ 第三类为半导体： 电阻率为10-5～107Ωm
6.1.2 导体的静电平衡
⑴ 金属导体的电结构和静电感应现象
系.了解电介质中的高斯定理，并会用它来计算对称电场的 电场强度. ３.理解电容的定义，并能计算几何形状简单的电容器的电 容. 4.了解静电场是电场能量的携带者，了解电场能量密度的 概念，能用能量密度计算电场能量.
6.1 静电场中的导体
6.1.1 物质电性质的分类
⑴ 电阻率 在数值上等于单位横截面、单位长度的物质电阻．它是定 量反映物质传导电荷本领的物理量. 物质的电阻率越小， 其传导电荷的能力越强． ⑵ 物质的分类
过程分析
从导体的结构来看，金属导体是由大量带负电的自由电子 和带正电的晶体点阵组成，并且大量自由电子的存在是金 属导电结构的重要特征．当导体不带电时，也不受外电场 作用时，大量自由电子的负电荷和组成晶体点阵的大量正 离子的正电荷相互中和，整个导体或其中一部分都是电中 性的．这时,只有自由电子微观无序的热运动,没有宏面的 定向运动． 如果把导体放在外电场中，无论它原来是否带电，导体内 的自由电子在外电场作用下，将相对于晶体点阵作宏观定 向运动，引起导体上电荷重新分布．结果使导体左侧表面 出现了多余的负电荷，右侧出现了多余的正电荷．把这种 在外电场作用下，因内部自由电子的重新分布而在导体表 面出现剩余电荷的现象，称为静电感应现象．导体上因静 电感应所产生的电荷，称为感应电荷．