06静电场中的导体和介质详解.ppt

特别提醒：注意区分导体和介质！！！ 1）导体内部场强为零，而介质内部场强可以不为零； 2）导体内部没有净电荷，电荷只能分布于导体表面，而介质内部和表面均可以有净电荷（相应的，对介质可以给电荷体密度，对导体则通常不给电荷体密度）； 3）导体是等势体，导体表面是等势面，而介质内部或表面上任意两点的电势通常不等。 6-3 电位移 有介质时的高斯定理 6-4 电容 电容器 6-4 电容 电容器 一. 孤立导体的电容 1. 定义：孤立导体的带电量 和其电势 （以无 穷远为电势零点）的比值（常数，证明略）： 2. 物理意义：量度孤立导体（电荷的容器）容纳电荷的能力的物理量。 例如： 有容乃大！！ 例 1. 求半径为 R 的孤立导体球的电容。 解：易知球上带电 q 时，球外电场方向沿半径向外，大小为 球的电势（等势体）为 电容： 地球的电容： 6-4 电容 电容器 二. 常用电容器 1. 平行板电容器： + + + +++ - - - - - - 6-4 电容 电容器 2. 柱形电容器： 二. 常用电容器 讨论：当 时， 平行板电容器电容！ 6-4 电容 电容器 3. 球形电容器： 二. 常用电容器 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 讨论：1）当 时， 平行板电容器电容！ 6-4 电容 电容器 3. 球形电容器： 二. 常用电容器 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 孤立导体球的电容！ 即可以认为孤立导体球与无穷远处的导体构成一电容器！！ 讨论：2）当 亦即 时， 6-4 电容 电容器 可以归入式： 二. 常用电容器 说明：可以认为孤立导体与无穷远处的导体构成一电容器，式 即可以认为孤立导体球与无穷远处的导体构成一电容器！！ 6-4 电容 电容器 例 2. 求球形电容器的电容。 解：设内、外球面分别带电 + q 和 – q ，易知两球面之间的电场方向向外，大小为 两球面之间的电势差为 电容： ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 6-4 电容 电容器 三. 电容器的联接（自学 ！） 了解两公式即可： 对比电阻和电感的相应公式： 6-4 电容 电容器 解：（1）如图做一筒状高斯面，高斯面两底分别位于极板和介质中。 例 3: 一平行板电容器极板面积为 S , 间距为 d ，其中充满相对电容率为 的介质。设其充电后两极板的电荷面密度分别为 和 ，（1）求电容器的电容；（2）与未充介质的电容器相比，电容是增大了还是减小了；（3）求束缚电荷的空间分布；（4）分析电容变化的原因。 6-4 电容 电容器 例 3: 一平行板电容器极板面积为 S , 间距为 d ，其中充满相对电容率为 的介质。设其充电后两极板的电荷面密度分别为 和 ，（1）求电容器的电容； 6-4 电容 电容器 （2）未充介质时的电容： 即电容增大了，且增大为原来的 倍！！ 例 3: 一平行板电容器极板面积为 S , 间距为 d ，其中充满相对电容率为 的介质。设其充电后两极板的电荷面密度分别为 和 ，（2）与未充介质的电容器相比，电容是增大了还是减小了； 6-4 电容 电容器 （3）如图做一筒状高斯面，高斯面两底分别位于极板和介质中。 例 3: 一平行板电容器极板面积为 S , 间距为 d ，其中充满相对电容率为 的介质。设其充电后两极板的电荷面密度分别为 和 ，（3）求束缚电荷的空间分布； 6-4 电容 电容器 （3）如图做一筒状高斯面，高斯面两底分别位于极板和介质中。 由于高斯面的右底可在介质中做任意的左右移动，可知介质内部没有极化电荷，以上极化电荷分布于介质的左侧面。由电荷守恒定律，在介质的右侧面，分布有等量异号的极化电荷。 例 3: 一平行板电容器极板面积为 S , 间距为 d ，其中充满相对电容率为 的介质。设其充电后两极板的电荷面密度分别为 和 ，（3）求束缚电荷的空间分布； 6-4 电容 电容器 （3）如图做一筒状高斯面，高斯面两底分别位于极板和介质中。 介质左、右侧面的极化电荷的面密度分别为： 例 3: 一平行板电容器极板面积为 S , 间距为 d ，其中充满相对电容率为 的介质。设其