中南大学《电磁场与电磁波》课件-第2章静电场中的导体和电介质.pdf

中南大学《电磁场与电磁波》 第二章 静电场中的导体和电介质 1 2.1 导体和电介质 电磁场与物质的相互作用源于物质固有的电结构。 物质由原子组成，原子由带负电的电子和带正电的原子核组成。 E 电磁场对物质的作用 物质对电磁场的响应 两者相互影响，最终达到平衡 2 物质的电结构——单个原子的电结构 价电子 内层电子 原子内部壳层的电子 一般都填满了每一个壳层，与原子结合紧密 原子核与内层电子整体——原子实 原子最外层的电子 填充在最外层的电子与原子核的结合较弱， 容易摆脱原子核的束缚——价电子 3 导体、绝缘体和半导体 虽然所有固体都包含大量电子，但导电性能差异很大 导体 •导体中存在着大量的自由电子 22 3 •电子数密度很大，约为10 个/cm (约1%原子带电) 绝缘体 •基本上没有参与导电的自由电子 半导体 •半导体中自由电子数密度较小， 12 19 3 •约为 10 ～10 个/cm 4 2.2 静电场中的导体 导体的静电平衡条件 导体刚放入 只要E不为零自由 改变的电荷分 匀强电场中 电子就作定向运动 布产生附加场    E E E  0 内 0 两者大小相等，方向相反，完全抵消，达到静电平衡 5 一般情况  静电平衡条件 E 0 内 6 静电平衡导体的基本性质 1. 电势分布：导体是等势体， 导体表面是等势面。 导体内部E = 0 导体内部任意两点间电势差为零 b   ——各点等电势——等势体 U