《大学物理精品课件-华南理工》第十四章静电场中的导体和电介质.pptVIP

第十四章 静电场中的导体和电介质 §14-1电场中的导体 一、导体的静电平衡状态 + + + + + - - - - - 结果： （1）导体内 (2) (3) 定义：称这种静电场中导体内部和表面 都没有电荷定向移动的状态为导 体的静电平衡状态。 产生的条件： 导出的重要结论： 处于静电平衡的导体是等势体， 其表面是等势面。 例14－2：有一大金属板，面积为S，带电量为Q，在其附 近放第二块金属板，不带电。求： （1）静电平衡时，金属板上电荷分布及空间中电场的分 布 （2）如把第二块板接地，情况又如何（忽略边缘效应) Q I II III P 解（1）静电平衡时导体内无净电荷，所以电荷只能分布 在两金属表面；又因不考虑边缘效应，电荷可视为均匀 分布。设4个表面面电荷密度为： 由电荷守恒定律，有 ……(1) ……(2) Q I II III P 由于电场与板面垂直，且板内场强为零，所以取如图高斯 面，通过此面的电通量为零，有 在板内任选一点P,其场强是四个面的场强的叠加，有 又 ……(3) ……(4) 联立四式得： 由于静电平衡时表面面电荷密度与表面附近场强大小成 正比，即 所以三区域的场强分别为： 此时P点场强 （2）第二块板接地，则板右表面电荷消失，有 电荷守恒，仍有 同样做高斯面运用高斯定理得 即 同理可求出场强分布： Q I II III P 线 4）电位移线起于正自由电荷（或无穷远）止于负自由电 荷（或无穷远）。 在无自由电荷 的地方不中断。 线 介质球 介质球 线 线 1）平行板电容器 -? B d S A +? q 电容器的计算过程如下： （1）设正极带电 q ，写出两极间的电场强度表达式 （一般由高斯定理求出）。 （2）由公式 ，求出 。 （3）由公式 ，求出电容C。 三、电容器的串并联 2.并联 d S 1串联 把一个带电体系带电Q的过程设想为不断地把dq从 无穷远处搬移到带电体上的过程，则 对于平板电容器 故 一、电容器的能量 将平行板电容器公式变形： 电场能量密度 (单位体积中的电场能量)： 推广到任意电场(非均匀,交变场)： 二、电场的能量（以平行板电容器为例） 计算某一空间体积内电场能量的方法 （1）用高斯定理求 分布; （2）写出 ，取体积元dV ; （3）积分 小结：