【大学物理·静止电荷的电场】静电场中的导体
一、导体的静电平衡
导体的静电感应：将一个不带电的金属导体放人外电场中，在电场力的作用下，导体内部的自由电子将逆着电场方向相对晶格作的定向运动，结果引起导体中的正负电荷重新分布，使导体两端带上等量异号的电荷
感应电荷：静电感应而在导体出现的电荷
静电乎衡状态：导体中没有电荷作任何定向运动的状态
导体静电平衡的必要条件就是导体内任一点的电场强度都等于零
根据导体静电平衡的条件，有
(1) 导体是等势体，其表面是等势面
(2) 导体表面的电场强度垂直F导体表面
二、静电平衡时导体上的电荷分布
1.电荷分布
当带电导体处干静电平衡状态时，导体内 部处处没有净电荷存在，电荷只能分布于导体的外表面上
2.电荷面密度与场强的关系
带电导体表面附近的电场强度和该表面处电荷面密度的关系
上式表明带电导体表面附近的电场强度与该表面的电荷面密度成正比，电场强度方向垂直于表面
3.电荷面密度与导体表面曲率的关系
对〒孤立的带电导体来说，电荷在J其 表面上的分布由导体表面的曲率决定，即在导体表面凸出而尖锐的地方（曲率较大），电荷面密度较大；在表面 平坦的地方（曲率较小），电荷面密度较小；在表面凹进去的地方（曲率为负），电荷面密度更小。只有孤立球形导体，因各部分的曲率相同，球面上的电荷分布才是均匀的。
对于具有尖端的带电导体，由于尖端处电荷面密度极高，其周围的电场强度特别强， 空气中的残留离子受到这个强电场的作用与空气其他分子剧烈碰撞而产生大量的离子.其中和导体上电荷异号的离子，被吸引 到尖端上，与导体上的电荷相中和，而和导体上电荷同号的离子， 则被排斥而离开尖端.这种使得空气被“击穿”而产生的放电现象称为尖端放电。避雷针就是根据尖端放电的原理制造的，当雷电发生时，利用尖端放电原理使强大的放电电流从和避雷针连接并接地良好的 粗导线中流过，从而避免了建筑物遭受雷击的破坏。
在出现电晕现象的电场 中，不仅有离子在运动，大气中的中性微尘由于有离子附着在它
们上面而带电，也能在电场中作定向运动.“静电喷漆”就是利用电晕原理使漆雾微粒带电而喷射到工件上.在工厂中也利用这个原理制成除尘器来除去大气中的有害粉尘。
在静电平衡状态下，空腔导体外面的带电体不会影响空腔内部的电场分布；一个接地的空腔导体，空腔内的带电体对腔外的物体不会产生影响.
静电屏蔽：导体空腔内的电场不受外界的影响或利用接地的空腔导体将腔内带电体对外界的影响隔绝的现象
静电屏蔽的原理在生产技术上有许多应用.例如，为了避免外界电场对设 备中某些精密电磁测量仪器的干扰，或者为了避免一些高压设备的电场对外界 的影响，一般都在这些设备外边安装有接地的金属制外壳(网、罩).传送弱讯号 的连接导线，为了避免外界的干扰，往往在导线外包一层用金属丝编织的屏蔽线 层.在高压带电作业中，工人师傅穿上一身用金属丝编织的屏蔽衣服鞋帽就能 安全地实施等电势高压操作.
导体放在静电场中后，静电感应的结果只是使导体中的电荷重新分布， 而并没有失去或得到电子，因此，从整体看，感应出来的正负电荷量仍旧相等.
静电场中的导体，在静电平衡条件下，尽管导体表面分布有不同的电荷，但 并没有电荷的移动，这就是因为导体是一等势体，表面是一等势面.
将电场中的导体分开为两部分，这就破坏了原来的静电平衡，分开的两部分 重新建立了自己的静电平衡状态，但一部分导体带正电，另一部分导体带负电， 它们的电势不再相等.
孤立导体球带有均匀分布的电荷Q时，球外任一点的电场方向或者沿 径向（Q>0）,或者沿径向相反的方向（Q<0）,导体球表面附近的电场强度方向也不例外.
当把另一带电体移近这个导体球时，整个空间的电场分布将会发生变化，导体球表面的电荷分布也将发生变化，不再是均匀的了.球表面附近的电场强度将是导体球的电场与另一带电体的电场的叠加，叠加后的电场强度方向将依然垂直于导体球表面，根据导体球所带电荷的正负，电场强度的方向或者沿径向 （Q>0）,或者沿径向相反的方向（Q<0).于整个空间的电场E发生了变化，导体球的电势
自然也就不同.不过此时导体球还是处于新的静电平衡状态，其电势虽然会发生变化，但 依然是一等势体，其表面是也依然是等势面.在静电平衡状态下，导体内任一点 的电场强度总是零，所以即使把另一带电体移近这个导体球，球体内的电场强度 也还是零，没有变化.
使导体
（1 ） 净电荷为零而电势不为零；
(2 ） 有过剩的正或 负电荷，而其电势为零；
（3）有过剩的负电荷而其电势为正；
（4）有过剩的正电 荷而其电势为负.
（1）在一原来不带电的导体球壳的中心有一个带电荷量q（设q>0）的导体小球，由于静电感应，球壳内外表面分别带有和-q和+q的电荷，但整体上说导体球壳的净电荷为零，如果选取无限远处为零电势位，那 么球壳的电势不为零.
(2) 导体球壳接地，此时球壳外表面的电荷将流入大 地，导体球壳内表面有-q的净电荷，而球壳的电势因接地而等于零.
(3) 令导体球壳带Q的电荷，设(Q<0,为负电荷，且
，如果选取无限远处为零电势位，那么球壳的电势为V >0,为正电势.
(4)此时如果导体球壳带正Q的电荷，而中心导体小球带负电荷量q，且，如果选取无限远处为零电势位，那么球壳的电势<0
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