大学物理 第七章 静电场中的导体和电介质.ppt

例题 7-2 平板电容器 解 (1) 自由电荷在真空中产生的场强大小 (2) 电介质内的场强大小 求：(1)；(2)；(3)；(4)。 电介质， (3) 电介质表面上的极化电荷面密度 (4) 极化电荷所产生的场强大小 * 第七章 静电场中的导体和电介质 §7-1 静电场中的导体 §7-2 电容器 电容器的并联和串联 *§7-3 电介质的极化 §7-4 电介质中的电场 有电介质时的高斯定理 电位移 §7-5 电场的能量 一、静电感应 导体的静电平衡条件 金属导体由带正电的晶体点阵 当不带电或无外电场存在时， 1. 金属导体的特征 §7-1 静电场中的导体 和可以在导体中移动的自由电子组成 导体中正负电荷均匀分布， 呈电中性 2. 静电感应 导体置于电场中，其上的电荷重新分布的现象 称为静电感应 3. 导体的静电平衡条件 导体中无电荷作宏观定向运动 导体静电感应过程 － + － － － － － － － － － － － + + + + + + － － － 即处于静电平衡状态 静电平衡条件—— 导体表面为等势面，导体为等势体 导体表面附近表面 推论： 导体 q 若 处处 表面电荷受力 二、静电平衡时导体上电荷的分布 1. 内部无净电荷，净电荷只分布在导体外表面上 S 导体 高斯面 根据高斯定理 导体内任意位置 2. 导体表面上的电场强度 E 与电荷面密度 s 成正比 导体 放大 圆盒面 3. 导体内有空腔的情况 腔内无电荷 空腔内电势处处相等 空腔内电场强度为零 空腔内表面上没有净电荷 腔内有隔离电荷 腔内表面有感应电荷 ＋ ＋ ＋ － － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 高斯面 高斯面 4. 导体表面曲率对导体表面上电荷分布的影响 导体表面曲率越大处E 越大，面电荷密度也越大 尖端放电 － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － 空气电离 电 风 （一般与曲率不成正比） 静电的应用——静电复印机 鼓面 带负电的墨粉粒子在电场力作用下临时吸附在鼓轮面上 鼓轮面上复制了带正电的原件图样 墨粉转移并融于纸面 三 静电屏蔽及其应用 空腔导体外的电场 1. 屏蔽外部电场 ＋ ＋ － － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 对导体空腔内部的电场没有影响 只会影响导体外表面上的电荷和外部电场的分布 2. 屏蔽内外电场 空腔内带电体与外界的带电体之间静电作用被隔绝 同轴电缆屏蔽层 接地 ＋ － － － － － － － 外表面电荷被中和 高压变压器上的鸟巢 接地的空心导体 一、电容器 储藏电荷或电能的装置 绝缘介质—— 空气、云母、陶瓷、电解液、 容量可变—— 固定、可变、微调 纸介电容器结构 实用电容器分类： 介电纸 各种电容器 平板空气电容器 §7-2 电容器 电容器的并联和串联 纸介、钛酸钡等 d 二、电容器电容的计算 1. 平板电容器的电容 A B 电容器的电容 两极板间的电势差 q 极板所带电荷量 单位 法拉（F） +q -q S 视为两无限大平板间电场 2. 柱形电容器的电容 设柱面上单位长带电量 两极间场强大小为 - - - - - - - - l - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + 3. 球形电容器的电容 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ - - - - - - - - +q -q 孤立导体所带电荷量及其电势 q、V 4. 孤立导体的电容 当RA= R， RB=∞，VA=V， VB= 0时，即得 球形电容器 孤立导体球电容 孤立导体的电容 5. 电介质对电容器电容的影响 C 平板电容器的电容 球形电容器的电容 柱形电容器的电容 电介质的电容率 真空电容器的电容 电介质电容器的电容 电介质的相对电容率 2. 并联 1. 串联 三、电容器的连接 并联可变空气电容器 例题 7-1 击穿电压为的两个纸 解 U2U0，先击穿 U1=U，击穿 问该系统是否会被击穿。，如在系统上加电压， 介电容器串联，电容分别为， 一、电介质的极化 *§7-3 电介质的极化 电容器中插入电介质后，q0不变，U 减小，则C 增大 +q0 -q0 +q0 -q0 常用介质——云母片 有电介质时，U 减小 下其表面甚至内部出现电 正极化面电荷 负极化面电荷 自由电荷 电中性 + + + + + + + + + - - - - - - - - - +q0 -q0 + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + -