大学物理下册第10章 静电场中的导体和电介质.ppt

讨论电位移线 由于闭合面的电位移通量等于被包围的自由电荷，所以D线发自正自由电荷 止于负自由电荷。 ?r +Q ? r +Q E 线 D 线 R1 R2 例1 导体球置于均匀各向同性介质 中,如图示. 求 电场的分布 R0 +Q0 解 (1) r 例题 如图金属球半径为R1 、带电量+Q；均匀、各向同性介质层外半径R2 、相对介电常数? r ； R2 R1 ?r Q 求： 分布 解（1）对称性分析确定E、D沿矢径方向 C B A （2）大小 0 r §10-3 电容器、电容 一、电容 电容在国际单位制(SI)中的单位: F(法拉)。1F=106μF=1012pF 。 电容器—任意形状的两个导体的集合。 设电容器两个极板带有等量异号的电荷+q和-q, 两板间的电势差(电压)为V , q u A B 则该电容器的电容为 +q -q V 注意电容C只决定于两导体的形状、大小、相对位置和周围电介质的性质,与电容器是否带电无关。 二、几种电容器的电容 1.平行板电容器 由高斯定理知，A、B间场强大小为 + + + + + + + + + 2.圆柱形电容器 圆柱形电容器由两个同轴的金属圆筒组成。设圆筒的长度为L, 两筒的半径分别R1和R2,两筒之间是空气，如图所示。求这电容器的电容。(忽略圆柱两端的边缘效应) 解 设同轴圆筒分别带电±Q ， +Q -Q 由高斯定理： ?r L R1 R2 3. 球型电容器 如图半径不同的两个均匀带电球面， 其带电量为+q、-q，由高斯定理得两球 面间任意点场强为： 所以面间电势差为： 所以电容为： 若极间充满电介质（不导电的物质），实际表明，此时电容C要比真空情况电容大，可表示为： 或 圆柱形电容器 球型电容器 平行板电容器 有介质时 三、电容器的串联与并联 1、串联 ? ? ? UA UB U C C1 C2 +Q -Q +Q -Q 一般n 个电容器串联的等效电容为 +） ? ? UA UC C +Q -Q 等效电容 2、并联 +） 一般n 个电容器并 联的等效电容为 ? ? UA UB C +Q1 -Q 1 C1 C2 +Q2 -Q2 ? ? UA UB 等效电容 例题 Q -Q d d1 ? 平板电容器，两极板间距d 、带电量±Q，中间充一层厚度为d1、介电常数为 ? 的均匀介质， 求：电场分布、极间电势差和电容；画出E 线与D 线。 解 A B Q -Q -Q Q E 线 Q -Q -Q Q D 线 重点和难点： ★ 电容器电容的计算 平行板电容器 识记 掌握电容串并联等效电容的计算 §10-4 电场的能量 1.电容器的储能 电容器的充电过程实质上是电源逐步把正电荷从电容器的负极搬运到正极的过程。电源所作的功就以电能的形式储存在电容器中。 设某一瞬时,电容器两极板的带电量分别为+q和-q,而极板间的电势差为V,那么电源将电荷dq由电容器负极板搬运到正极板时所作的功 在极板上的电荷由零增加到Q的过程中电源所作的总功 dq q q 上页 下页 本章内容： 10.1 静电场中的导体 10.4 电场的能量 10.2 静电场中的电介质 第十章 静电场中的导体和电介质 10.3 电容、电容器 §10-1 静电场中的导体 - F - + E=0 - - - - - - + + + + + + 1. 静电感应： 由外电场引起的导体 表面电荷的重新分布 一、静电感应和静电平衡 2. 静电平衡： 导体内部和表面没有电荷的宏观定向运动。 静电感应过程 E 0 E 0 + 静电感应过程 E 0 + + 静电感应过程 E 0 + + + 静电感应过程 E 0 + + + + + 静电感应过程 E 0 + + + + + 静电感应过程 E 0 + + + + + + 静电感应过程 E 0 + + + + +