大学物理导体介质2.pptVIP

* §6 静电场中的导体 一、导体的静电平衡： 导体内部即表面上的 电荷都无定向运动 1、导体内部任一点的场强为零 2、导体表面任一点场强方向垂直于表面 导体是一个等势体 导体表面是一个等势面 二、导体上电荷的分布： 1、导体处于静电平衡状态时，内部无净电荷， 电荷分部在外表面。 高斯定理证明 + + + - - - 2、电荷在导体外表面上的分布： 曲率大的地方电荷面密度大 R r Q q 3、导体表面的场强与电荷面密度的关系： 根据高斯定理 尖端放电的实质 三、静电屛蔽： + + + + + + + + + + + + + + + 四、导体存在时静电场的计算： 例1、金属板面积为S，带电量为 Q。近旁平行放置第二块不 带电大金属板。 1、求电荷分布和电场分布； 2、把第二块金属板接地，情况如何？ 解：1、依题意有下式： p A B C 选取如图高斯面，根据高斯定理有： 图示P点的场强是四个带电面产生的， 电场 方向朝左 方向朝右 方向朝右 导体表面的场强 场强迭加 2、右板接地 p 高斯定理 P点的合场强为零 A B C 例2、点电荷 库仑处在导体球壳的中心， 壳的内外半径分别为 求： 1、导体球壳的电势 2、离球心 处的电势 3、把点电荷移开球心，导体球壳的电势是否变化？ + q -q +q 解：1、 2、定义 电势迭加 3、导体球壳的电势不变，电荷分布不变。 五、电容器的电容 1、孤立导体球的电容： 定义 单位 2、电容器及其电容： A B 平板电容： 同轴柱形电容器 L 同心球形电容器 电场 电势差 电容定义 计算电容： 3、电容器在电路中的作用： A)、儲存能量，象水库一样。 B）、隔直流，通交流。 C）、和其他元件组成振荡放大器。 4、电容器的串并联： 并联： 总电容等于各电容器电容之和 串联： 总电容的倒数是各电容器电容的倒数之和 A B A B §7 电介质中的静电场 一、电介质对电场的影响 + + + + + - - - - - V 在平板电容器之间插入一块介质板 A B 真空无介质，没有物理意义，单位制带来的常数 二、介质的极化： + - + - + - + - + - + - + - + - 1、无极分子的位移极化： 2、有极分子的取向极化 E 三、极化强度矢量： 1、定义 单位： 2、极化强度矢量与束缚电荷面密度的关系 各向同性介质在均匀场里极化 n + - p 极化电荷面密度为 电偶极矩： 斜柱体的体积： 电极化强度矢量的大小： 3、电介质的极化规律，极化率： 极化强度矢量与该点的合场强有关，并与介质有关 对大多数各向同性电介质 比例常数 叫做极化率，它与场强无关，与电介质的 种类有关，是介质材料的属性。 4、极化强度矢量的通量 + - + - + - + - + - + - + - + - 通量为正，束缚电荷为负 + + + + + 介质 四、有介质时的高斯定理 有介质时的高斯定理 电介质中任一闭合曲面的电位移通量等于该面 所包围的自由电荷的代数和。 电位移线：从正的自由电荷出发，终止于负的自由电荷。 电力线：起止于各种正负电荷 五、 三矢量之间的关系： 对大多数各向同性电介质 以平板电容为例说明 例1、带正电的金属球，半径为R， 电量为 q，浸在 的油中， 求电场分布及束缚电荷总量 + + + + + + + + - - - 解、选取同心高斯封闭球面。 r 方向 自由电荷的场强 束缚电荷的场强 大小 例2、 两块金属板间为真空。电荷面密度为 ，板间电压 。保持电量不变，一半空间充以 的电介质，板间电压变为多少？束缚电荷面密度多大？ + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - + + + 解、设金属板面积为S 间距为d, 原电荷密度 则、 不考滤边缘效应 左侧用高斯定理 + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - + + + 等势体 1、 金属板上电量不变 所以 板间的电场强度 有介质时的电压 2、束缚电荷面密度 8