第三篇6静电场(电容电介质).ppt

* §4 电容器及电容 capacitor capacity 一.孤立导体的电容 电容只与几何因素和介质有关 固有的容电本领 单位:法拉 孤立导体的电势 定义 SI 量纲： 例 求真空中孤立导体球的电容(如图) 设球带电为 解： 导体球电势 导体球电容 介质 几何 问题 欲得到 的电容 ? 孤立导体球的半径 由孤立导体球电容公式知 二.导体组的电容 由静电屏蔽--导体壳内部的场只由腔内的电量 和几何条件及介质决定 (相当于孤立) 腔内导体表面与壳的内表面形状 及相对位置 设 定义 几何条件 内表面 电容的计算 典型的电容器 平行板 d 球形 柱形 例 求柱形电容器单位长度的电容 设单位长度带电量为 柱形 解： §5 电介质及其极化 polarization 一.电介质的微观图象 + - +- + 有极分子polar molecules 无极分子non~ 无外场时： 有极分子 无极分子 二.电介质分子对电场的影响 1.无电场时 电中性 热运动---紊乱 2. 有电场时 有极分子介质 均匀 位移极化 displacement~ 边缘出现电荷分布 无极分子介质 称极化电荷 或称 束缚电荷 Polarization charges bound charges 取向极化 (orientation polarization) 共同效果 电偶极子排列的有序程度反映了介质被极化的程度 排列愈有序说明极化愈烈 量纲 3.描述极化强弱的物理量--极化强度 Polarization vector 宏观上无限小微观上无限大的体积元 定义 单位 每个分子的电偶极矩 三.极化强度 与极化电荷的关系 1.小面元dS对面S内极化电荷的贡献 在已极化的介质内任意作一闭合面S S 将把位于S 附近的电介质分子分为两部分 一部分在 S 内 一部分在 S 外 电偶极矩穿过S 的分子对S内的极化电荷有贡献 分子数密度 外场 在dS附近薄层内认为介质均匀极化 如果? ? ?/2 落在面内的是负电荷 如果? ?/2 落在面内的是正电荷 所以小面元ds对面内极化电荷的贡献 2.在S所围的体积内的极化电荷 与 的关系 介质外法线方向 内 ^ ^ ^ 3.电介质表面极化电荷面密度 四.电介质的极化规律 1.各向同性线性电介质 isotropy linearity 2.各向异性线性电介质 anisotropy 介质的电极化率 张量描述 无量纲的纯数 与 无关 与 、与晶轴的方位有关 3.铁电体 ferroelectrics 主要宏观性质 1) 电滞现象 2)居里点 3)介电常数很大 非线性电容：用于振荡电路和介质放大器中 类似于铁磁体 与 间非线性， 没有单值关系。 五.自由电荷与极化电荷共同产生场 例1 介质细棒的一端放置一点电荷 求:板内的场 解:均匀极化 表面出现束缚电荷 内部的场由自由电荷和束缚电荷共同产生 例2 平行板电容器 自由电荷面密度为 充满相对介电常数为 的均匀各向同性线性电介质 P点的场强？ 共同产生 *