C4静电场中的导体与电介质.ppt

phypzq@ 电介质: dielectric 电介质就是通常所说的绝缘体。 电介质的极化 polarization 分两大类：无极分子与有极分子的极化 E0 有极分子 无极分子 + 击穿 大电场 高电压 + + + + + + - - - - - - E 取向 极化 极化电荷 附加电场 极化强度 高斯定理 电容器的串联 100pf 800V 200pf 500V 600pf 200V V 1500V 被击穿？ 被击穿 电容器的能量 能量密度 电容器的能量 能量密度 电学第4章 静电场中的导体和电介质 金属导电模型 构成导体框架，形状、大小的是那些基本不动的带正电荷的离子，而自由电子充满整个导体属公有化。 当有外电场或给导体充电，在场与导体的相互作用的过程中，自由电子的重新分布起决定性作用。 自由电子 E 1、导体的静电平衡条件： electrostatic equilibrium 导体处于静电平衡状态,此时导体内部和表面都无电荷定向运动 外电场与自由电荷移动后的附加场之和为总场强 - - - - - + + + + + 2、静电平衡下的导体的性质： a 导体内部场强处处为零,导体是一个等势体 高斯面 无净电荷 b 处于静电平衡下的导体，其内部各处净余电荷为零； 电荷只能分布在表面。 d 导体表面电荷面密度与表面 邻近处的场强成正比。 e 孤立导体处于静电平衡时，它的表面各处的面电 荷密度与各处表面的曲率有关，曲率半径越小的 地方，面电荷密度越大。 c 导体表面邻近处的场强 必定和导体表面垂直。 e 孤立导体处于静电平衡时，它的表面各处的面电 荷密度与各处表面的曲率有关，曲率半径越小的 地方，面电荷密度越大。 尖端放电 sharp tip sparking 就与面电荷密度、场强有关。 3、静电平衡的电荷分布：. 2、导体是等势体，表面是等势面 6、电荷分布与表面曲率有关-----尖端放电现象 1、导体的静电平衡 4、静电平衡的电荷分布在导体表面： 5、导体表面的电场： 三、静电平衡下空腔导体的性质 静电屏蔽 electrostatic shielding 1 第一类空腔（金属空腔导体 内部无带电体） ?空腔内表面不带任何电荷。 ?空腔内部及导体内部电场强度处处为零，即它们是等电势。 + + + - - - 这是静电屏蔽的一种基本含义，有着广泛的应用！ 2第二类空腔（金属空腔导体内部有带电体） q –q 1.空腔内表面有感应电荷。 用高斯定律可证，内表面 所带总电量与空腔内带电 体的电量相等、符号相反。 导体空腔是等势体，腔内 场强不为零，电势不相等。 2.空腔外表面上的感应电荷 的电量与内表面上的电量之和，要遵守电荷守恒定律。 3.若第二类空腔导体接地，并且腔外有带电体时，外表面上的感应电荷被大地电荷部分中和， 接地的空腔导体是一个很好的静电屏蔽装置。 q 确定电场分布 A B C + + + + + + + + + 大平板 导体板 导体板 例题 确定电荷分布 q -q + + + + + + + + + - - - - - - - - - 例题 确定电荷分布 q q + + + + + + + + + + + + + + + + + + 例题 确定电荷分布 q Q -q +q + + + + + + + + - - - - - - - - + + + + + + + + q -q + + + + + + + + - - - - - - - - + + + + + + + + Q+q + + q Q -q +q + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 课堂练习 金属同心球 1 感应的电荷的分布 2 取无穷远为电势零点,各点电势 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - 3 把两球连接后,各点电势 课堂练习 金属同心球 1 感应的电荷的分布 2 取无穷远为电势零点,各点电势 + + + + + + + + + + + + 3 把两球连接后,各点电势 课堂练习 1 感应的电荷的分布 2 取无穷远为电势零点,球心处电势 + + + + + + + + + + + + 课堂练习 R +q 0 r 不带电的金属球 1 金属球上感应的电荷在球心处产生的电场 2 取无穷远为电势零点,金属球的电势 3 金属球接地,球上的感应的电荷 + + + + + - - - - - - 电学第4章 1, 2, 3，4，5，6