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上海海事大学物理Chp_06
电场强度计算的解题步骤: (1)选取 , (2)确定 的大小和方向; (3)建立坐标,将 投影到坐标轴上。分析对 称性; (4)积分 ; (5)解出 的大小和方向。 点击按钮有动画 变换:从一个坐标系的描述转换到另一个坐标系描述 利用保守力与相关势能的关系定义其势能 孤立导体:周围无其他导体、电介质及带电体。 介质中的高斯定理虽说是从平板电容器这一特例推导出,但它却有普适性。 介质中的场强 E 比真空中的场强 E0小。 带电系统的带电过程: 电荷相对移动。电荷以外力克服已形成的电场对电荷的作用力而作功 ? 等于系统能量的增量而转换为电势能 ?储存在电场中。 (1)都是客观存在的, 不以人的意志为转移; 是可知的,能够为人们的意识所反映; 与实物的多样性一样,场的存在形式也是多样的; 如电磁场,引力场,核场等。 (3) 场也与实物一样具有质量、能量、动量和角动量; (4) 与实物一样,在场内进行的物理过程也遵循质量守 恒、能量守恒、动量守恒和角动量守恒等规律; (5) 与实物一样,场也不能创生、不难消灭,只能由一 种形式转变为另一种形式。 尖端放电 避雷针 1) 腔内没有电荷 空腔导体起到屏蔽外电场的作用。 接地的空腔导体可以屏蔽内、外电场的影响。 2. 静电屏蔽(electrostatic shielding):一个接地的空腔导体可以隔离内外电场的影响。 2. 腔内存在电荷 三、空腔导体和静电屏蔽 1. 空腔导体 q 防静电屏蔽袋 军用屏蔽帐篷 法拉第笼 防电磁辐射屏蔽服 例6-19. 有一外半径R1、内半径R2的金属球壳, 其中放一半径为R3的金属球,球壳和球均带有电量10-8C的正电荷。问:(1) 两球电荷分布。(2) 球心的电势。(3) 球壳电势。 R3 R2 R1 解:(1) 电荷分布如图所示 球面q, 壳内表面-q,壳外表面2q + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - 三、有导体存在时的E和U分布 求解思路: 导体上的 电荷分布 计算 分布 (方法同前) 静电平衡条件 电荷守恒定律 (2) (3) R3 R2 R1 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - 例6-20. 两块大导体平板,面积为S,分别带电q1和q2,两极板间距远小于平板的线度。求平板各表面的电荷密度。 ?2 ?3 ?4 ?1 q1 q2 B A 解:设四板面密度如图所示, 由电荷守恒 由静电平衡条件,导体板内E=0。 如q1=-q2, 结果如何? 1. 孤立导体(isolated inductor)的电容(capacitance) 真空中半径为R、带电量为Q的孤立导体球电势为 三、电容和电容器 导体处于静电平衡时,U一定, q分布定;同一U下, 导体形状不同, q 不同; ---- 导体容纳电的能力, 电容 定义:孤立导体所带电量Q与其电势U的比值。 单位:法拉“F”F= C·V-1 物理意义: 电容 C 反映导体容电能力。用单位电势差容纳的电量来表征。 注:? 只与导体本身的形状、大小和结构有关; ? 与是否带电无关。 电容的计算 由电容定义: 则金属球电势: 令 解:设其带电量为Q 例6-21. 求半径R的孤立金属球的电容。 2. 电容器(capacitor)及其电容 电容器的符号: 说明:(1) C 是描述电容器储电本领的物理量; (2) C 取决于电容器两板的形状、大小、相对位 置及中间电介质的种类和分布情况; (3) q为一个极板所带电量的绝对值,?U为两极 板板间电势差。 电容器电容:极板电量q与极板间电势差?U之比值 电容器:由电介质隔开的两金属薄片组成的导体组 电容器极板 特点:将电场集中在有限空间 电容器电容的计算步骤: 1、假设电容器的两个极板A、B分别带 +q 和-q 电荷; 2、求两极板间的电场 分布,并由 计算两极板间电势差。 3、由定义式 计算电容C。 平板电容器 电容: 第一步:假设带电量?q 第二步:求场强分布及板间电势 第三步:按电容定义求
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