小结静电平衡导体的电荷分布.ppt

场是物质存在的一种形式。所以场具有能量。由于带电球体在球内外都会产生电场，所以电能应包括球内和球外能量的总和。 例题 书：88 over 单位：法拉（F）、微法拉（?F）、皮法拉（pF） 电容——使导体升高单位电势所需的电量。 定义 C 孤立导体球的电容C=4??0R 问：两个半径相同的金属球，其中一个是实心的，另一个是空心的，C是否相同？ 。 电容器的两极板常带等量异号电荷。 几种常见电容器及其符号： 二、电容器及电容 定义: 电容器：两相互绝缘的导体组成的系统 计算电容的一般方法： Q : 其中一个极板电量绝对值 U1-U2 : 两板电势差 电容器的电容： 先假设电容器的两极板带等量异号电荷，再计算出电势差，最后代入定义式。 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 同心球型电容器 同轴圆柱型电容器 2、电容器电容的计算 （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 ； 插入介质 场强分布 电势差 电容 已知d1、?r1、d2、 ?r2、S 求:电容C 解: 设两板带电?? 例. 平行板电容器 例.平行板电容器 已知 :S、d插入厚为t的铜板 求： C 设?q, 场强分布 电势差 （2）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 §8-２、电介质的极化 一、什么是电介质 是一种电阻率很大（ ）， 导电能力较差的物质。它的分子中正负电荷结合得比较紧密，几乎没有自由电荷。当忽略电解质微弱的导电性能时，把它看成理想的绝缘体。即理想的电介质内部完全没有自由电荷，因而不导电。 有极分子电介质：分子正负电荷中心不重合。 无极分子电介质：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 二、电介质的内部结构（极化机制） + 正电荷中心 负电荷 中心 H + + H O 水分子 固有电矩 1. 无极分子的位移极化 Displacement polarization 无外电场时 加上外电场后 主要是电子在外电场诱导下产生电偶极矩，发生位移 称为诱导电矩。 大小：与外电场的强弱有关 方向：与外电场方向一致 + 极化电荷 极化电荷 + + + + + + + 两端面出现 极化电荷层 各电偶极子沿着外电场方向排列成一条条“链子”。链上相邻的电偶极子间正负电荷互相靠近。因而对于均匀电介质，内部仍然各处电中性。但是在两端出现正负电荷层。 2. 有极分子的转向极化 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 无外电场时 电矩取向不同 整个电介质中含有无数个电偶极矩。在无外电场时，由于分子的热运动， 取向杂乱无章 + + + + + + + 两端面出现 极化电荷层 转向外电场 加上外场 在外电场中有极分子的固有电矩要受到一个力矩作用，电矩方向趋于外电场方向。但由于热运动的存在，不会完全一致。 3、极化的宏观效果 外电场越强，极化电荷越多 电介质不均匀，则不仅在电介质表面会出现极化电荷，在电介质内部也会出现极化电荷 对均匀电介质，在其内部任一小区域内，正负电荷数量仍然相等，因而仍然表现出电中性 4、极化电荷与自由电荷的区别 是由于电介质极化而出现在电介质表面上或者体内的宏观电荷。 是在外电场作用下可以自由运动的宏观电荷。 差 异： 极化电荷 自由电荷 极化电荷是束缚电荷的宏观表现，是束缚在晶格上的分子中的电子作微小位移，或者整个分子作微小旋转所引起的。它的活动范围不能超过分子限度 极化电荷不能转移到其他物体，而自由电荷可以转移到其他物体。 极化电荷可以吸附导体中的自由电荷，但不能被中和，而自由电荷可以被中和。 极化电荷可作微小移动，在介质内产生的场强可削弱介质内的外场，是不能宏观分开的正、负电荷。 自由电荷是能够宏观分开的正、负电荷，在导体内部所产生的场强完全抵消外场。 以相同的规律在空间激发电场。 三、电介质极化对电场的影响 实验：设有一平行板电容器带电量 Q 测出板间电压为U0 在板间填充某种均匀电介质，并保持Q不变再次测量电压 实验发现： 填充电介质不同， 不同 d 讨论 是表征电介质电学性质的物理量，称为电介质的相对介电常数或者相对电容率。 越大，电容相对于真空中电容增大越大， 是相对于真空电容的增长比率 称为电介质的介电常数 由 对于同一电荷分布，在电介质中产生的场强仅 仅是真空中的 机化电荷面密度 与自由电荷面密度 的关系 在平行板电容器内充满某种介电常数为 的电介质 讨论