第14章 静电场中的导体和电介质.ppt

± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ? ? ? ? ? ? ? ? ? + ? ? ? ? ? ? ? ? ? + ? ? ? ? ? ? ? ? ? + E0 E0 + + + ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? + ? ? ? ? ? ? ? ? ? + ? ? ? ? ? ? ? ? ? + + + + ? ? ? E0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? + ? ? ? ? ? ? ? ? ? + ? ? ? ? ? ? ? ? ? + E0 1.2 电介质的极化过程 无极分子的位移极化 有极分子的转向极化 在外电场的作用下，介质表面产生电荷的现象称为电介质的极化。 电介质的极化的结果： 电介质的极化： 说明： 1. 位移极化和取向极化。 2. 机理不同，效果相同。 3. 束缚电荷。 4. 高频电场情况下。 5. 非均匀介质时，在内部也有束缚电荷。 6. 严格的理论，用量子力学。 2.有介质时的高斯定律 2.1 电位移矢量 在任何静电场中，通过任意闭合曲面的电位移通量等于该曲面所包围的自由电荷的代数和。 2.2 介质中的高斯定理 线性且各向同性的电介质： 一般情况： 2.3 用高斯定律计算有电介质时的电场强度 R r d ?r 解： （1） （2） r r r R R R R+d R+d R+d D E U O O O (a) (b) (c) D、E、?～r关系曲线 1.孤立导体的电容 单位: C决定于导体的形状、大小及周围的电介质，与导体带电荷无关。 2.电容器的电容 导体B与导体A组成的导体系，叫做电容器，A、B为电容器的两极板，导体A、B相对两表面上所带的等值异号的电荷量为电容器所带的电量。 2.1 电容器 -q +q 电容器 B A 2.2 电容器的电容 * * §14-1 静电场中的导体 §14-2 静电场中的电介质 §14-3 电容器及其电容 §14-4 电容器的能量 有电介质时 静电场的能量 1．导体的静电平衡过程 (b) E=0 (c) F E0 (a) -e 2．导体静电平衡时的性质 电荷： 1）导体内部无未抵消的净电荷存在，电荷只分布在导体表面。 导体内部无净电荷 证明： ?S en E 3）对孤立导体，导体表面曲率越大的地方，电荷密度越大，电场强度也越大，反之越小。 导体表面电荷面密度与曲率的关系 避雷针 3.空腔导体 3.1 空腔内无电荷的情况 1）空腔内的电场强度为零，不管外界的电场怎样。 2）电荷只分布在外表面上，内表面处处无电荷。 实心导体与空心导体等效 3.2 空腔内有电荷的情况 空腔导体内表面所带电荷与空腔内带电体所带电荷的代数和为零。 3.3 静电屏蔽 防静电屏蔽袋 屏蔽线 高压电防护服 高压作业 解: （1） （2） （3） 例14-2 两块大导体平板，面积为S ，分别带电q1和 q2，两板间距远小于板的线度。求平板各表面的电荷密度。 ?2 ?3 ?4 ?1 q1 q2 B A 解： 电荷守恒 导体板内 E = 0 ?2 ?3 ?4 ?1 q1 q2 B A H+ H+ H+ H+ C-4 无极分子：CH4 ? 有极分子：H2O H+ H+ O-- ? ? 1.1 电介质 分子中的正负电荷束缚很紧，介质内部几乎没有自 由电荷。 1.电介质的极化 电介质