第九章导体和电介质.ppt

例2 一平板电容器面积为S，两板间距d (1)在两板间加一块导体板，面积也为S，厚度为d/2,且与两极板平行，求此时电容器的电容。(2)若用相对电容率 的介质板代替导体板，求此时的电容。 解:(1)加入导体板后，由于静电感应，产生感应电荷，如图，导体内部场强为零。电容器内其它区域场强为： 电容器两板间的电压为： 电容为： (2)介质内的场强为： 也可看成电容器的串联进行求解 例3 两个相同的电容器串联后用电压为U的电源充电，若不断电源，在第一个电容器中充入相对电容率为 的电介质，那么第二个电容器的电压为原来的多少倍？ 解：假设两个电容器原来的电容为C0,加入电介质后，电容为C 第二个电容器的电压为： 加入电介质后电容器上的带电量： U 充入电介质之前的电压为： 不断电源：两端的电压保持不变；断电源：电荷保持不变。 一个电量为Q，电压为U的电容器储存的电能为： §9—4 静电场的能量 在电容器充电过程中，电荷量由0变化到Q，外力做功为： 平板电容器的电能： 单位体积内的电场能量——电场能量密度： 体积V中的电场能量： （普遍成立） （普遍成立） 例1 一球形电容器内半径为R1，外球壳内半径为R2，外半径为R3,内外球壳之间充满电容率为 的介质，给内球电荷量Q，(1)求系统的电能(2)外球壳接地，求系统的电能(3)将内外球壳用导线连接，求系统的电能。 解:(1)作高斯面，如图，利用D高斯定理 （1）系统的电能为： 取半径为r，宽度为dr的球壳，球壳的体积为： （2） （3） 例2 两个电容器的电容均为C，分别用电压为U和2U的电源充电后断开电源，再将两个电容器并联，在并联过程中系统的能量变化了多少？ 解：没有并联前，系统的能量为： 并联后，电容器的总带电量不变，为： 并联后，电容器的电容为： 并联后，电容器的电压为： 并联后，电容器的能量为： 并联过程中系统的能量变化了： 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 第九章 导体和电介质 电荷 决定 电场 影响 导体：导体中存在大量自由电子，在电场作用下，导体中能形成电流，使电荷分布发生变化，进而使电场也发生改变。 电介质：电介质中几乎没有自由电子，但在外场作用下，介质分子内的电荷也能在很小的范围内重新分布，使电场发生改变。 真空中的静电场 电场强度 电势 本章 导体 电介质 金属导体：自由电子 自由电子 §9—1 静电场中的导体 一、静电感应 ◆导体不带电或无外场时： 导体中的自由电子都与金属离子的正电荷精确中和，金属不显电性。 ◆把导体放入外静电场时： 自由电子受电场作用做定向运动，形成电流。 在电场作用下，导体上的电荷重新分布的过程，称为静电感应。 静电感应所产生的电荷称为感应电荷。 按照电荷守恒，感应电荷的总电荷量为零。 二、静电平衡 导体达到静电平衡 静电感应的时间极短，若非特别说明，把导体当做已经处于静电平衡的状态来讨论。 这时，自由电荷停止了定向流动。 金属导体 三、导体静电平衡条件 1、场强条件 静电平衡导体中的电场强度为零，导体表面的场强与表面垂直。 1)这里的电场强度指总的场强 2、电势条件 静电平衡导体是一个等势体，表面是一个等势面。 2)导体表面的场强必须与表面垂直, 否则，其切向分量会使表面电荷移动 推论二 静电平衡导体附近的电场强度的大小与表面电荷密度的关系： 导体表面附近电场可看作局部匀强电场。 推论一 静电平衡导体内的净电荷为零，电荷（自身带电或感应电荷）只分布于导体表面。 若没有其它电场的影响，导体表面曲率越大的地方电荷面密度也越大。 推论三 避雷针工作原理 尖端放电现象 例题1、如图：两个平行导体板（可近似看成无限大平板）面积均为S，分别带电Q1、 Q2 ，1).试求两个导体板的四个表面上电荷分布的面密度。 Q1 Q2 1 2 Q1 Q2 1 2 I II III 2). 求I,II,III区的场强： 3). 两导体板间的电势差： 4). 按图接地后，各面的电荷密度： + + + + + + + + Q 静电干扰 咯咯嚓嚓 + + + + + + + + Q + + + 静电屏蔽实验： + 静电屏蔽： 导体空腔（不论接地与否）内部电场不受腔外电荷的影响；接地导体空腔外部的电场不受内部电荷的影响。 此时，空