)高斯面上的电场强度为所有内外电荷的总电场强度.ppt

§9.3 电势 求场强的方法 1. 场强迭加原理 2. 高斯定理 3. 场强与电势的微分关系 4. 用定义式求 §9.4 电偶极子 电偶层 四、?电偶层 3、均匀电偶层的电势 §9.5 静电场中的电介质 一. 电介质及其结构 二. 电介质的极化 三. 均匀电介质中的静电场 §5.5 静电场的能量 一、电容器及其电容 二、电容器的能量 三、静电场的能量与能量密度 一、电容器及其电容 1. 电容器(condenser)：能储存能量、彼此绝缘而又靠近的导体系统 2. 电容(capacitance)： C =Q/U 3. 单位：法、微法 二、 电容器的能量 　　第五节 静电场中的电介质 2、无极分子的位移极化 　 　 　 3、有极分子的取向极化 4、极化强度 　 　 　　　　二、电介质中的静电场 　 　2、电介质中的场强 自由电荷和极化电荷激发的场强大小分别为 　 在均匀电介质中各处的 εr 值都相同。 三、电位移 有电介质时的高斯定理 　由图可知： 　 　　因而: 　令 －－电位移矢量。 式中 称为通过高斯面S的电位移通量。 　　∴ 　则上式可写成如下形式：  　 四、? 电容器及其电容 　 对于平行平板电容器来说： 　 五、 静电场的能量 　 2、静电场的能量和能量密度 　E = E0 – EP 。 在均匀外电场中，这三个矢量互相平行，故可写成： 在平衡时，在电介质内部的总场强应是这两者的矢量和。则 附加电场Ep——正、负极化电荷层在电介质内部激发的电场。 即 此时有 σ′=Ｐ=χｅε０Ｅ，则 Ｅｐ=χｅＥ ，并由于Ｅｐ与Ｅ0 反向，故合场强大小为 和 介电常量： 　　ε=ε０（１+χｅ) = ε0εｒ。 有极分子电介质的εｒ随温度的升高而减少；无极分子电介质的值则与温度无关。 相对介电常量：　εｒ=１+χｅ－－是表征电介质在外加电场中极化性质的物理量，是无单位的纯数，其值愈大，电介质极化愈强，其对原电场削弱就愈厉害。 同样的场源电荷在各向同性均匀电介质中产生的场强减弱为在真空中产生的场强的1/εr 。 这一结果正是电介质极化后对原电场的影响所造成的。 另外: 在解决具体问题时，由于束缚电荷难以确定，为此对上式作如下的变换处理。 当空间内有电介质存在时，高斯定理依然成立。只要把高斯面内所有自由电荷q0和所有极化电荷q’同时考虑在内，即高斯定理仍成立： 则 柱体侧面θ= 900，金属内部Ｅ = 0，电介质内部Ｅ≠0，但θ= ０0，故 消去ΔＳ，并将σ′=Ｐcosθ=Ｐ代入得： 则： ∴ 引入高斯定理得： 又由于 即 ，则高斯定理右边可写成： 电位移通量为： 式中ΔＳσ0正是高斯面Ｓ所包围的自由电荷的代数和，一般以∑ｑ0ｉ表示 。 表明：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。 这就是有电介质存在时的高斯定理，也称为D的高斯定理。它是电磁学的基本规律之一。 利用此式及有电介质时的高斯定理，可求出场强 Ｅ 及 P 和 σ′。 对于各向同性电介质有 ，故 电容器 —— 能储存电荷和电能的装置。 电容器的电容: 在SI制中电容的单位为法拉。 电容则是表征电容器储存电量能