大学物理上导体电介质剖析.ppt

电磁学 选择题 参考答案 静电场力的功 静电场的环路定理 均匀带电球壳的电势(R,q) 例5 －无限长带电直线,求其电势分布? 求a,b两点间的电势差？ §5－8 等势面 电场强度和电势梯度的关系 第六章 导体和电介质中的静电场 静电感应: 球接地后球上的净电荷? 求其附近的场强？ 分析 分布: 复习: §6－2 静电场中的电介质（略讲） 一、电介质的电结构 例 二、电介质的极化机理 §6-3 有电介质时的高斯定理 求:场强与电势分布. 续例2. 求:场强与电势分布. 作 业 (平板C为例 ) 证明1 空腔导体带电Q分布在? 证2-2).壳内有带电体q 证3.导体表面 ?与附近场强EP的关系 三.场强E与电势的微分关系 电势梯度 证1 ： 证2. 三、电极化强度 四、 电介质中的静电场 二、?0与?‘的关系(平板C为例 ) 解法1.电势叠加原理 解:先求D R ?r1 ?r2 R1 r 场强分布: 例1.均匀带电导体球,半径R,电量Q.球外有两层均匀介质,外层充满空间 解:电势分布 R ?r1 ?r2 R1 ? P 194 5- 26, 28 P228 6 - 11, 12, 19(1,2) 下次课： §6 - 4 5 请预习 代入（1） 介质中 E0 E E 推导： (1 ) 电场 各向同性均匀介质 实心导体带电q 电荷q只分布在导体的外表面上 反证法: 设导体内有q, 则由高斯定理: 即:假设不成立. 所以:实心导体带电q 电荷q只分布在导体的外表面上 ++a --b 作高斯面,如图 内表面净电荷为零 假设a,b处有电荷,作如图路径,那么 而导体是等势体,说明ab 处不可能存在电荷! 证2-1) 壳内无带电体,内表面σ≡0， Q 所以:空腔导体电荷Q只能分布在壳的外表面, 内表面σ≡0，且空腔内E=0,V=常数. 在导体内作如图高斯面 由电荷守恒：外表面带电荷 Q+q. ∴内表面带电荷-q. 由高斯定理得: 导体内 导体外 ?S ? 证: 过P点作一园柱封闭面,如图 物理意义: 电场中某点场强在L方向上的分量EL 等于电势在L方向上的变化率 的负值。 （单位长度上的电势差） 负号表示 E指向V降低方向 方向导数 可证: 直角系： 见p185.例题 注意v=v(x,y,z) 得证。 q0沿电场线从a→b,Wab0 得证。 定义： 电偶极矩 例:平版C: 实验表明: 各向同性均匀介质中 －电极化率 可证： 表征介质性质 + + + - - - ?0 -?0 E0 + + - - ? -? P 量度电极化程度 E0 E E 实验测定 介质中总电场 即介质中总电场削弱为真空电场的： －插介质后自由电荷的电场 适用各向同性介质均匀充满 一）介质中的电场强度 以平板C为例:S,d, 均匀,同性,充满 注意： 极化电荷 推知： 介质中电场 推知： 自由电荷 E0 E E * 第五章：5-1 B; 5 -2 B; 5-3 D; 5-4 B; 第六章：6-1 A; 6-2 A; 6-3 A; 6-4 E; 6-5 A; 第七章：7-1 C; 7-2 D; 7-3 B; 7-4 C; 7-5 B; 第八章：8-1 B; 8-2 A; 8-3 D; 8-4 A; 8-5 B; 特点： 与路径无关 保守力场 电势 电势差： 沿路径积分 功与电势差： 点电荷的电势 对q区域 积分 复习 球内、球面电势相等 球外电势 (同点电荷) 均匀带电球体的电势(R,q) 同点电荷 非等势体 λ 讨论： b为有限值 2.rb，V0; r=b, V=0; rb, V0。 电势与零势点的选取有关。 (单位长度上带电λ) 解：由题意令: Vb=0 解： ? ? 与零势点无关 例6－无限长带电柱体(电荷体密度为ρ)， 高斯 定理 一、等势面－电势值相等的点构成的曲面 推论:等势面愈密→电场线愈密→场强愈大。 二 等势面性质： 1.等势面和电场线处处正交。 2.电场线总是指向电势降低的方向。 三.场强E与电势的微分关系 电势梯度 负号表示 E指向V降低方向 可证: 见p185.例题 注意v=v(x,y,z) 1 理解导体静电平衡条件，并能以此来分析带电导体在静电场中的电荷分布. 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 了解电场能量密度的概念，能用能量密度计算