大学物理静电4,5导体-介质.ppt

(2)圆柱形电容器 两筒间充满均匀介质 R2 R1 R2 取半径为r高为l的同轴柱面为高斯面 单位长度的电容： 设内柱面单位长度带电? (会求!) RA RB (3)球形电容器 两球间充满均匀介质 取半径为 的同心球面为高斯面 设内球带电量q q ?r (会求!) 3.电容器的串并联 (1)串联:规律与电阻并联规律相同 如果电容器的两极间的电压超高,则电介质 会因为不能承受强电场而被击穿导电,电容 器就不再成为电容器. (2)并联:规律与电阻串联规律相同 4.电容器的击穿 *大学物理习题课 第九章 静止电荷 静电场 §1 电相互作用 电场强度 §2 静电场的高斯定理 §4 静电场中的导体 §5 静电场中的电介质 §6 电容 本章重点：场强，电势； 高斯定理，环路定理；电场能 本章难点：矢量，积分；场概念 §3 静电场的环路定理 电势 特点：场分布改变 研究的基础： 两个基本方程 静电场与导体的相互作用 静电场与电介质的相互作用 下面研究： 研究对象的特点：场分布不变。 即：不同带电体互不影响电荷分布 真空静电场： 自由电荷 导体 静电场 移动 静电感应 静电平衡状态 （重新分布） ——场分布改变 一.静电感应与静电平衡条件 二.导体上的电荷分布 三.空腔导体与静电屏蔽 §4 静电场中的导体 一.静电感应与静电平衡 1.静电感应过程: + + + - - - - - - - - - + + + + + + E=0 感应电荷是自由电荷 2.静电平衡： 没有电荷的定向移动 flash Et En 用场量 描述： 用场量 描述： 导体是等势体 导体表面是等势面 静电平衡： 没有电荷的定向移动。 用反证法： =0 3.静电平衡条件 S E=0 结论： 注意：表面上的电荷，可以是感应电荷，也可以是导体自身带的电荷，也可以兼而有之. 导体带的电荷只分布在表面上。 二.导体上的电荷分布 1.导体内部无净电荷 如果导体内部有电荷，则 (3)Gauss定理 电势概念 依据: (2)电荷守恒定律 (1)静电平衡的条件 或 接地 U=0 场强： 电势： 电荷分布： 导体内部无净电荷，电荷只分布在表面上。 导体表面 2.导体存在时静电场的分析与计算 特别注意：“接地”仅仅知道 ！ 例1. 接地导体球附近有一点电荷,如图所示。 求:导体球上净余电荷的电量 解: 接地 即 设:感应电量为 由导体是个等势体 问题1:导体球原来带电多少有关系吗? 问题2:均匀带电球面的电势? 例2. 两块平行的大金属板A和B , 面积均为S,相距为d ,今将电荷Q 给予A板,忽略边缘效应.试讨论:(1)电荷分布及各区场分布；(2) B板接地 A B d Q 导体内任一点场强为零： 联立解得： (1)电荷守恒： 四式联立解得： A B d Q 场强分布如图 : (2) B板接地 是否 B板电荷全部为零？ A B d Q 只有 场强分布如图 : 因: B板与地等势， 即B板外侧与地间无电场线 外延. 两块平行的大金属板A和B , 面积均为S,相距为d ,今将电荷Q1 给予A板, Q2给予B板,忽略边缘效应.试求两板电势差。 A B d Q 解法同前： 电荷守恒： AB间： 例3. 两相距很远的导体球半径分别为r1和r2 ， 用导线连接。计算两球电荷面密度的关系。 解：相距很远 r1 r2 3.空腔情况 (1)如果空腔内有电荷+q， 腔内表面：-q 外表面：+q+Q原 (2)如果空腔内无电荷 I 腔内表面无净电荷 II 腔内各点电势相等，等于腔体的电势 例4.如图，有一带-50e电量的小球，置于一个金属球壳的中心，金属球壳带 -100e 静电荷，问带电球体置入金属球壳中心后，金属球壳内外表面各带多少电荷？ A. 内表面-50e，外表面 -50e B. 内表面0e，外表面 -100e C. 内表面 +50e，外表面 -100e D. 内表面 +50e，外表面 -150e E. 内表面0e，外表面 -50e F. 内表面 +50e，外表面 -50e G.无法确定 -50e +50e -150e 如图，有一带 -50e 电量的小球，偏心放置于一个金属球壳内，金属球壳带-100e电荷，问带电球体置入金属球壳内后，金属球壳内外表面各带多少电荷？ A. 内表面-50e，外表面 -50e B. 内表面0e，外表面 -100e C. 内表面 +50e，外表面 -100e D. 内表面 +50e，外表面 -150e E. 内表面0e，外表面 -50e