6静电场中的导体和电介质.ppt

电位移矢量 均匀、各向同性介质 + + + + + + - - - - - - + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - 电容率 6-3 电位移 有介质时的高斯定理 电位移通量 或 一般介质 有介质时的高斯定理 讨 论 根据Q0 求： 有介质时解题步骤: 均匀介质: 意义：通过闭合曲面的电位移通量等于该闭合曲面内包围的自由电荷的代数和. 引入 的意义: 可以避开极化电荷Q’ 计算; 计算方法与高斯定理求 相同. 例 一半径为a的导体球, 被围在内半径为b、外半径为c，相对介电系数为?r 的介质同心球壳内，若导体球带电荷量为Q, 求D(r), E (r) ,极化电荷和导体表面电势. a b c Q ?r 对称性分析：球对称 解 选取闭合的球形高斯面 问: 电位移线如何分布? a b c Q ?r 电容定义： 意义:升高单位电压所需的电量为该导体的电容 孤立导体是指附近无其它带电体或导体(孤立导体接地, 其表面无电荷分布) 一 孤立导体的电容 水容器的容量 电容器与水容器的比较 6-4 电容 电容器 例 求孤立导体球和球壳的电容 地球 单位： 二 电容器电容 电容的大小仅与导体的形状、相对位置、其间的电介质有关. 与所带电荷量无关. 按形状：柱型、球型、平行板电容器 按型式：固定、可变、半可变电容器 按介质：空气、塑料、云母、陶瓷等 电容器分类： A B + + + +++ - - - - - - （2）两带电平板间的电场强度 （1）设两导体板分别带电 （3）两带电平板间的电势差 （4）平板电容器电容 例 平板电容器. 如图所示，平板电容器由两个彼此靠得很近的平行极板A、B 所组成，两极板的面积均为S，两极板间距为d. 极板间充满相对电容率为 的电介质. 求此平板电容器的电容. 例 圆柱形电容器. 如图所示，圆柱形电容器是由半径分别为 和 的两同轴圆柱面 A 和 B 所构成，且圆柱体的长度 l 比半径 大的多. 两圆柱面之间充以相对电容率为 的电介质. 求此圆柱形电容器的电容. 解：设两导体圆柱面单位长度上分别带电 ++++ ---- ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ * 解　设内外球带正电 例 球形电容器. 球形电容器是由半径分别为　 和 的两同心金属球壳所组成，两球壳间充以相对电容率为 的电介质. （孤立导体球电容） 设两金属线的电荷线密度为 例 两半径为R的平行长直导线，中心间距为d，且d??R, 求单位长度的电容. 解 单位长度的电容: 电容器电容的计算步骤 击穿场强 ：电容器中的电介质能承受的最大电 场强度. 击穿电压 ： （平行板电容器） （1）设两极板分别带自由电荷?Q0 （3）求两极板间的电势差U （4）由C=Q0/U求C （2）求两极板间的电场强度 小结 应用：根据电介质击穿场强, 击穿电压来设计电容值. 可先设Q 或λ，结果中用 替换！ 作业：P230习题6-14, 6-16, 6-17,6-33 二 电容器的串联和并联 １　电容器的并联 ２　电容器的串联 ＋ ＋ 两电容电位差相同 两电容所带电荷相同 当电容器的耐压能力不被满足时，常通过串并联使用来改善，电容器串联使用可提高耐压能力. 电容器并联使用可以提高电容量. 电容器并联 电容器串联 d1 d2 ?2 ?1 d ?2 ?1 S/2 S/2 3 等效串并、联电容 + + + + + + + + + - - - - - - - - - 一　 电容器的电能 + 电容器贮存的电能 （任何形状电容器） 6-5 静电场的能量 能量密度 二 静电场的能量 　能量密度 物理意义　电场是一种物质，它具有能量. 电场空间所存储的能量 电场能量密度 电场能量分布也适合于非均匀和随时间变化的电场. 　　例 如图所示, 球形电容器的内、外半径分别为 和 　，所带电荷为 　　 ．若在两球壳间充以电容率为　 的电介质，问此电容器贮存的电场能量为多少？　 解 （孤立导体球贮存的能量） ---球形电容器 解 例 如图圆柱形电容器，中间是空气，空气的击穿场强是 ，电容器外半径