导体与电介质B.ppt

§8.5 静电场中的导体 2.电荷分布在导体表面的分布 3.孤立带电导体表面电荷分布 三.空腔导体与静电屏蔽 3.静电屏蔽 四.有导体存在时静电场场量的讨论方法 例题1 例题1 续 例题1 续 例题2 例题2.续 例题3 §8.6静电场中的电介质 2.电介质分子对电场的影响 二.描述极化强弱的物理量--极化强度 三.电介质的极化规律 §8.7 电容 电容器 二.电容器 1.平行板电容器 2.柱形电容器 3. 球形电容器的电容 三.电容器的并联和串联 2.电容器的串联 §8.8 电流 稳恒电场 电动势 §8.9 静电场的能量 二.静电场的能量 能量密度 例1 带电Q的导体球的电场能 例题2 下页 上页 结束 返回 电动势ε的定义: 把单位正电荷从电源负极通过电源内部移到电源正极时,非静电力所做的功. 电动势的方向: 从负极经电源内部指向正极. 因非静电力只存在于电源内部,外部为0,故有: 注意: 电动势是标量! 单位: 伏特（V） 考虑电容C充电过程 一.电容器的电能 移动 +dq 从负极板到正极板外力作功 使两板分别带上?Q 的电荷，外力作的总功为 下页 上页 结束 返回 + + + + - - - - U E +dq 外力的功就是电容器的贮能 以平行板电容器的场为特例可以导出 单位体积的电场能量为 2.电场能量密度 在带电为Q 时,能量储存于场中 场中单位体积内的电能 1.静电场能量 定义: 下页 上页 结束 返回 * 一.导体的静电平衡条件 导体内部和表面无自由电荷的定向移动，我们说导体处于静电平衡状态。 1.静电平衡 （electrostatic equilibrium） 2.导体静电平衡的条件 (1)导体内部任何一点的电场强度为零； (2)导体表面处电场强度的方向,都与导体表面垂直. 推论:导体是等势体,导体表面是等势面. 下页 上页 结束 返回 二.静电平衡时导体上电荷的分布 1.在静电平衡时，导体内所带的电荷只能分布在导体的表面上，导体内没有净电荷. 导体 相应的电场强度为 设P是导体外紧靠导体表面的一点 ：外法线方向 写作 导体表面 设导体表面电荷面密度为 E 下页 上页 结束 返回 尖端放电 孤立带电导体球 孤立导体 (2)任意形状的孤立导体电荷分布一般较复杂： 在表面凸出的尖锐部分(曲率是正值且较大)电荷面密度较大; 在比较平坦部分(曲率较小)电荷面密度较小，在表面凹进部分带电面密度最小. (1)孤立的带电导体球面电荷分布均匀。 (3)尖端放电现象; 尖端处,E大,空气发生电离成为导体. 下页 上页 结束 返回 腔内 腔外 内表面 外表面 1.腔内无带电体 (2)导体及腔内处处没有电荷; (3)导体及空腔内电势处处相等; (1)导体内场强处处为零,腔内场强也处处为零; (4)腔外电场的变化对腔内无任何影响. 下页 上页 结束 返回 2.腔内有带电体 腔内电荷q, 空腔带电Q (1) 电荷分布 -q Q+q Q (2) 腔内的电场 与电量q有关; 与壳是否带电，腔外是否有带电体无关。 结论 与腔内带电体、几何因素、介质有关. 下页 上页 结束 返回 在腔内 (3)静电屏蔽的装置---接地导体空腔 (1)空腔外电场对腔内电场无影响; 空腔导体可以屏蔽腔外电场对腔内的影响. (2)接地导体腔内部电荷也不影响腔外电场; 4.定性讨论时,用电场线的性质. 1.静电平衡的条件 2.基本性质方程 3.电荷守恒定律 下页 上页 结束 返回 解: 忽略边缘效应,电荷在四个面上是均匀分布的.设其面电荷密度分别为 由电荷守恒定律有 有一块大金属板A,面积为S,带有电荷QA.今把另一带电荷为QB的相同的金属板平行地放在A板的右侧(板的面积远大于板的厚度).试求A、B两板上电荷分布及空间场强分布.如果把B板接地,情况又如何? 下页 上页 结束 返回 A B 由静电平衡条件,A板上P1点场强应为零.它是四个带电面产生的场强的叠加,取向右为正,有 对B板上的P2点 联立求解以上四式得 下页 上页 结束 返回 空间场强为: A板左侧 B板右侧 两板之间 下页 上页 结束 返回 如果把B板接地,UB=0,无穷远电势为零,则B板右侧场强为零.于是有 联立求解得 A B 电荷守恒 对P1 对P2 对右侧 金属球A与金属球壳B同心放置,球A半径为R0,带电量为q, 球壳B内外半径分别为R1和R2,带电量为Q. 求(1)电量分布;(2)球A和球壳B的电势UA 、UB . 解：(1)导体电荷在导体表面 由于A B同心放置,仍维持球对称,所以电量在表面均匀分布. 下页 上页 结束 返回 在B内紧贴内表面作高斯面 面S的电通量 于是 所以 电荷守恒定律 此问题等效于:在真空中三个