第10章静电场中导体和电介质13620.ppt

(2)将B板接地，求电荷及场强分布 板 接地时 电荷分布 a点 b点 场强分布 电荷分布 两板之间 两板之外 例2.已知R1 R2 R3 q Q 求 ①电荷及场强分布；球心的电势 ②如用导线连接A、B，再作计算 解: 由高斯定理得 电荷分布 场强分布 球心的电势 场强分布 球壳外表面带电 ②用导线连接A、B，再作计算 连接A、B， 中和 练习 已知: 两金属板带电分别为q1、q2求：?1 、?2 、?3 、?4 问题： 1、在两板间插入一中性金属平板，求板面的电荷密度。 2、如果第三板接地，又如何？ 3、剪掉第三板接地线，再令第一板接地，又如何？ 一、孤立导体的电容 孤立导体：附近没有其他导体和带电体 单位：法拉（F）、微法拉（?F）、皮法拉（pF） 孤立导体的电容 孤立导体球的电容C=4??0R 电容——使导体升高单位电势所需的电量。 10-2 电容 电容器导体组合,使之不受周围导体的影响——电容器 电容器的电容：当电容器的两极板分别带有等值异号电荷q时，电量q与两极板间相应的电势差uA-uB的比值。 二、电容器 1.平行板电容器 已知：S、d、?0 设A、B分别带电+q、-q A、B间场强分布 电势差 由定义 讨论 与 有关 ； 2.圆柱形电容器 已知： 设?? 场强分布 电势差 由定义 3.球形电容器 已知 设+q、-q 场强分布 电势差 由定义 讨论 孤立导体的电容 例 平行无限长直导线已知:a、d、d a求:单位长度导线间的C 解: 设?? 场强分布 导线间电势差 电容 1.电容器的串联 C1 C2 C3 C4 U C 三.电容器的联接 U 2.电容器的并联 a b C1 C2 C3 C4 U有极分子：分子正负电荷中心不重合。 无极分子：分子正负电荷中心重合； 电介质 C H + H + H + H + 正负电荷 中心重合 甲烷分子 + 正电荷中心 负电荷 中心 H + + H O 水分子 ——分子电偶极矩 一、电介质的极化 10—3、静电场中的电介质 The Polarization of Dielectric 1.无极分子的位移极化 + - - - + He +- + - +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- 均匀介质 + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- 非均匀介质 +- +- +- +- +- -q q + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - 1）位移极化是分子的等效正负电荷作用中心 在电 场作用下发生位移的现象。 2）均匀介质极化时在介质表面出现极化电荷， 而非均匀介质极化时，介质的表面及内部 均可出现极化电荷。 极化电荷 极化电荷 结论： 2. 有极分子的转向极化 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 无外电场时 电矩取向不同 两端面出现 极化电荷层 转向外电场 加上外场 电极化强度(矢量) 单位体积内分子电偶极矩的矢量和 描述了电介质极化强弱，反映了电介质内分子电偶极矩排列的有序或无序程度。 二、极化强度 三.极化强度与极化电荷的关系 大量实验证明：对于各向同性的电介质， 极化强度与电场有如下关系： ---电极化率（由介质本身 性质决定的常数，是反映 介质本身性质的物理量。 均匀介质极化时，其表面上某点的极化电荷面密度，等于该处电极化强度在外法线上的分量。 四. 电位移 电介质中的高斯定理 真空中的高斯定理 电介质中的高斯定理 + + + + + + + + + + + 定义电位移矢量 介质中的高斯定理 自由电荷通过任意闭合曲面的电位移通量，等于该闭合曲面所包围的自由电荷的代数和。 真空中 介质中 介质的相对介电常数 介质的介电常数 电位移线 大小: 方向:切线 线 线 将真空电容器充满某种电介质 电介质的电容率（介电常数） 平行板电容器 电介质的相对电容率（相对介电常数） 同心球型电容器 同轴圆柱型电容器 例1. 已知:导体板 介质 求:各介质内的 解: 设两介质中的 分别为 由高斯定理 由 得 * * 一、导体的静电平衡性质 无外电场时 第十章静电场中的导体和电介质 10-1静电场中的导体 导体的静电感应过程 加上外电场后 E 0 导体的静电感应过程 加上外电场后 E 0 +