10静电场中的电介质.ppt

收 获 在 于 努 力！ (2) 串联 串联时，总电容比每一个电容器的电容都小，但各电容器两端电势差比总电势差小，因此被击穿的危险性减小了。 例9.4 一平行板电容器充满两层厚度各为d1和d2的电介质，它们的相对电容率分别为?r1和?r2 ，极板面积为S，两极板上自由电荷面密度为±?0。求（1）两层介质内的电位移和场强；（2）电容器的电容；（3）两层电介质表面的极化电荷面密度。 方向如图 解（1） （2） 同理： （3） 10.5 静电场的能量 一、点电荷间的相互作用能 二、电荷连续分布带电体的静电能 三、静电场的能量 带电体系处于状态 带电体系之所以有电势能，是因为把电荷从无限远离的状态聚合到状态a的过程中，外界克服静电力做功。 根据能量守恒及转化定理，外界所提供的能量转化为带电系统的静电能。 当带电系统的电荷减少时，或改变它们之间的相对位置时，静电能就转化为其它形式的能量。如：电容器放电时，它所储存的电能转化为热、光、声等形式的能量。 一、点电荷间的相互作用能(互能) 以两个点电荷系统为例 状态a 想象 初始时相距无限远 外力不作功 在 所在处的电势 第一步 先把 摆在某处 第二步 再把 从无限远移过来，使系统处于状态a 外力克服 的场作功 作功与路径无关表达式相同 两点电荷系统所具有的相互作用能(互能)写为 除 以外的电荷在 处的电势 点电荷系 也可以先移动 在 所在处的电势 状态a 推广到n个点电荷系统--- 二、电荷连续分布带电体的静电能(自能) ： 所有电荷在dq 处的电势 如：带电导体球，带电量Q，半径R 一个带电体的静电自能就是组成它的各电荷元间的静电互能。 为什么? A B 以平行板电容器的场为例，说明带电系统的静电能总是与电场的存在相联系的。 + 设在时间 t 内，从 B 板向 A 板迁移了电荷 再将 dq 从 B 板迁移到 A 板需作功 极板上电量从 0 —Q 作的总功为 三、静电场的能量 * * 第10章 静电场中的电介质 本 章 主 要 内 容 10.1 电介质对电场的影响 10.2 电介质的极化 10.3 电介质中的高斯定理 电位移矢量 10.4 电容 电容器 10.5 静电场的能量 教学基本要求 1. 了解电介质的极化现象及其微观解释。 2. 理解电位移矢量的定义，理解有电介质时的高斯定理。 3. 理解电容的定义，掌握简单电容器电容的计算方法，掌握电容器的能量公式。 4. 理解电场能量密度的概念，并会计算一些简单情况的电场能量。 实验测得： ?r ：大于1的数 10.1 电介质对电场的影响 相对电容率 相对介电常量 — 介电常量 (电容率) ?电介质中的电场强度 未加入电介质时： 加入电介质时： 　在两极板电荷不变的条件下，充满均匀的各向同性电介质的平板电容器中，电介质内任一点的电场强度为原来真空时电场强度的1/?r。 电介质能承受的最大电场强度Ｅb称为击穿场强. 击穿电压 10.2 电介质的极化 一、电介质的分类 二、电介质的极化 三、电极化强度 四、电介质的极化规律 五、电介质内的电场强度 正负电荷中心不重合 （水、有机玻璃等） 正负电荷中心重合 （氢、甲烷、石蜡等） 一、电介质的分类 极化的效果总是在电介质表面出现极化电荷，极化电荷是一种束缚电荷。 无极分子 有极分子 取向极化 位移极化 二、电介质的极化 带静电的梳子为什么能吸引水柱？ 在电介质内部附加电场处处和外电场的方向相反,其后果是使总电场比原来的电场减弱。 三、电极化强度 电极化强度：电介质中某点附近单位体积内分子电矩的矢量和。 单位：C/m2 —面电荷密度？ 宏观无限小、微观无限大的体积元 表征电偶极子排列的有序程度反映了电介质被极化的程度 排列愈有序说明极化愈烈 n — 单位体积内的分子数 无极分子构成的电介质： 各个分子的感生电矩都相同 电极化强度 ～ 总场强 ?e?电极化率(无量纲的数，电介质性质，与电场无关) ?介质中的总场强(外电场＋束缚电荷电场) ?相对介电常量 只讨论各向同性电介质。 四、电介质的极化规律 实验证明：当电介质中的电场不太强时，对于各向同性的电介质，有： : dS处电介质外法线方向单位矢量 内 ? 电介质表面束缚电荷面密度等于电极化强度沿外法线方向的分量 五、电介质内的电场强度 1. 电介质中的电场强度 E E0 E? + + + + + +?0 -?0 - - - - - +?? -?? - - - - - + + + + + 2. ?0~ ??的关系 10.3 电介质中的高斯定理 电位移矢量 一、问题的提出 二、电介质中的高斯定理