大学物理2 电介质.ppt

2012-09-24 *济南大学泉城学院 * 2012-09-24 *济南大学泉城学院 * Assignments 阅读 教材第36?43页 作业 P46: 10.53，10.54 14、了解介质的极化和束缚电荷的概念； 15、 掌握各向同性介质中电位移矢量和 电场强度矢量的关系； 16、掌握介质中的高斯定理。 第10章 教学要求 小结 1、电介质在电场中极化，沿外场方向的表面出现束缚电荷； 2、电介质内的场强减小， 电介质外的场强不变； （普适） （有条件） 条件：① 各向同性均匀介质充满电场全空间； 10.9 电介质的极化 束缚电荷 10.9.1 电介质 电容器的电容 10.9.2 电介质分子的电结构 10.9.3 电介质的极化 束缚电荷 10.10 电介质内的电场强度 10.11 电介质中的高斯定理 电位移矢量 通过任意闭合曲面的电位移通量等于该闭合面所包围的自由电荷的代数和，与束缚电荷及闭合曲面外的自由电荷无关。 只取决于自由电荷 不仅和自由电荷有关，还与束缚电荷有关 10.11 电介质中的高斯定理 电位移矢量 线从自由正电荷出发，终止于自由负电荷。 1. 讨论 ——电容率 2.对各向同性电介质 3.对真空 回到真空中的高斯定理 【例题】在整个空间里充满相对电容率为?r的电介质，其中有一点电荷q0，求 场强分布。 +q0 【解】 点电荷产生的场具有球对称性，以q0 为中心，作半径为 r 的高斯面S S 若有介质时,真空中的各公式只需将?0 ?，而 q0 （自由电荷）不变，即可。 介质中的场强是真空中的 倍，场强减小的原因——束缚电荷 例如：点电荷在电介质场中： - - - - - - R1 R2 【例】 导体球置于均匀各向同性介质中 求 电场的分布。 R0 【解】 +Q0 r 同心球形高斯面 根据介质中的高斯定理 【例】 平行板电容器，其中充有两种均匀电介质。 【求】 (1) 各电介质层中的场强; (2) 极板间电势差。 【解】 做一个圆柱形高斯面 同理，做一个圆柱形高斯面 电介质中的高斯定理 (1) 各电介质层中的场强不同 (2) 相当于电容器的串联 结论： 【例】一单芯同轴电缆的中心为一半径为R1的金属导线，外层一金属层半径为R2 。其中充有相对电容率为?r 的固体介质。当给电缆加一电压后，金属导线上的自由电荷线密度为 ? 【求】介质内场强分布？ 【解】根据介质中的高斯定理 ?r r l 有电介质存在时场强、电势、电位移的计算： 1）首先确定自由电荷的分布； 2）根据自由电荷的分布计算无介质时场强 E0 的分布； 3）根据 E= E0/?r 确定场强的分布； 4）根据 D= ? 0?r E 确定电位移的分布。 【例】 已知导体球： 介质为无限大， 求: ? 球外任一点的 ? 导体球的电势 解: 导体球的电势： 介质不存在时： 在电介质中有： D= ? 0?r E