第十章静电场中的导体和电解质讲述.ppt

二 电介质对电场的影响 相对电容率 相对电容率 电容率 + + + + + + + - - - - - - - + + + + + + + - - - - - - - 三 电介质中场强 极化电荷与自由电荷的关系 + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + 10-5 电位移 电介质中的高斯定理 + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + 电容率 有介质时的高斯定理 电位移通量 电位移矢量 例2 图中是由半径为R1的长直圆柱导体和同轴的半径为R2的薄导体圆筒组成，其间充以相对电容率为?r的电介质. 设直导体和圆筒单位长度上的电荷分别为+?和- ?. 求(1)电介质中的电场强度、电位移和极化强度； (2)电介质内外表面的极化电荷面密度. 解 (1) r (2) r 10-6 电容 电容器 电容器：两彼此绝缘相距很近的导体组成的系统 作用：容纳（或存储）电荷的容器 特点：电容器的两极板通常带等量异号电荷 符号： 一、电容器 电容 + + + + + + - - - - - - ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ++++ ---- ++++ ---- 聚丙烯电容器（450V 20?F) 高压电容器(20kV 5~21?F) 陶瓷电容器 (20000V1000pF) 涤纶电容器 (250V0.47?F) 电解电容器 (160V470 ? F) 电容器的两个重要性能参数：电容和耐压 电容器的电容：表征电容器储存电荷能力的物理量 定义： 单位：法拉（F） 性质：电容的大小仅与电容器自身（导体的形状、相对位置、其间的电介质）有关. 与电量、电压无关. + + + + + + - - - - - - 聚丙烯电容器（450V 20?F) 高压电容器(20kV 5~21?F) 陶瓷电容器 (20000V1000pF) 涤纶电容器 (250V0.47?F) 电解电容器 (160V470 ? F) 电容器的两个重要性能参数：电容和耐压 * 静电感应现象 物质 导体 电介质(绝缘体) 极化现象 在电场中 在电场中 电介质 潮湿 导体 高压 10-1,2,3 静电场中 的导体 + + + + + + + + + 一 静电感应现象 感应电荷 在静电场中，导体中自由电子在电场力的作用下作宏观定向运动，使导体中电荷重新分布的现象。 注意：电荷总量保持不变，即电荷守恒。 定义：金属导体放入电场 ? 自由电子受电场力作用定向运动 ? 改变导体电荷分布 ? 改变导体内部电场 ? 导体内部和表面均无自由电子的定向移动,则称电场和导体之间达到静电平衡，导体处于静电平衡态。 注意: 不论导体带电与否 ，在电场中 最终都将达到静电平衡态。 二 静电平衡态 + + + + + + + + + + + + 三 静电平衡条件 + + + + + + + + 导体内电场强度 外电场强度 感应电荷电场强度 场强 :导体内部 E内=0， E表面 ?表面 电势 :导体为等势体，表面为等势面 平衡条件 + + + + + + 导体表面为等势面 导体内各点电势相等 (一) 电荷的位置分布 四 静电平衡时导体上电荷的分布 1 实心导体 + + + + + + + + + + 结论 ：导体内部净电荷处处为零， 电荷只能分布在表面上。 2 有空腔导体 空腔内无电荷 导体内部、内表面上无净电荷 若内表面带电 导体是等势体 + + + + + + + + + + + + - - 矛盾 结论： 电荷分布在外表面上（内表面无电荷） 空腔内有电荷 结论: 当空腔内有电荷 时,内表面因静电感应出现等值异号的电荷 ，外表面有感应电荷 （电荷守恒） 如果导体本身带电Q，则平衡时外表面带电Q+ q. (二) 电荷的大小分布（即：面密度σ的大小） 一般情况： 面密度σ既与导体自身的带电量和形状有关，又与其它带电体的电量和分布有关。 孤立导体： 面密度σ只与导体自身的带电量和形状有关，曲率大处电荷面密度σ大。 结论：尖凸处σ最大，平坦处σ较小，凹陷处