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静电场中的导体(Conductors)
导体的静电平衡条件
一、所研究的导体
1 . 各向同性的均匀的金属导体。
2. 金属导体的电结构特征：带负电的自由电子和带正电的晶体点阵。
二、导体的静电平衡状态
导体内部和表面都没有电荷定向移动的状态。
静电场中的导体(Conductors)
三、导体的静电平衡条件
1.导体静电平衡的微观过程
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感应电荷
内外场互相抵消，电荷不再流动
体内合场强为零（等势体），表面场强垂直表面（等势面）
（1）导体内部任何一点的场强为零。
（2）导体表面上任何一点的场强方向垂直于该点的表面。
2.静电平衡条件
电场表述
静电平衡，导体是等势体，其表面是等势面。
3. 静电平衡条件
电势表述
导体内部场强处处为零
整个导体是等势体
导体表面场强处处垂直表面
导体表面是等势面
4.导体静电平衡条件的两种表述等效
导体上的电荷只能分布在表面上，其内部没有净电荷。
S
P
P点任意，
高斯面任意。
导体腔，
若导体腔内无电荷，则导体电荷只分布在空腔的外表面；
若导体腔内有电荷，则导体导体电荷分布在空腔的内、外表面，内外表面电荷代数和为零。
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等势体
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导体表面面电荷密度决定场强（成正比）。
σ
P
导体表面形状决定电荷密度（和曲率成正比），曲率为负（凹进去）的地方电荷面密度更小。
q
Q
R
r
电势
等势体的电荷分布
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形状决定电荷密度，密度连续变化
两种不同的拓扑结构，密度的差别
尖端放电(Point Discharge)
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电风
预防和利用尖端放电：焊接电弧，避雷针，等等
例1：一块无限大金属板，面积S，带电Q，在其近旁再放一块平行大金属板，不带电。(1) 求静电平衡时，金属板上的电荷分布及周围空间的电场分布。(2) 如果把第二块金属板接地，最后情况又如何？（忽略金属板的边缘效应。）
σ1
σ2
σ3
σ4
解：(1)无限大，电场垂直平板。电荷分布在四个表面。设电荷密度分别为σ1、σ2、σ3和σ4。
Q
S
利用静电屏蔽
精密仪器加金属罩
高压设备置于接地金属壳内
暴风雨中在汽车内躲避
法拉第笼

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