2022-2023学年高二物理竞赛课件：静电场中的电介质.pptx

静电场中的电介质静电场中的电介质一.电介质对电容器电容的影响充入电介质前：充入各向同性电介质后：于是：充入电介质后的电容：为什么电介质会使电容器电容增大呢?电介质的作用：耐压能力.1.增大二.电介质分子的电结构电介质可认为正电荷和负电荷分别集中于一点，形成两个中心，根据在没有外电场时正、负电荷中心是否重合，电介质可分为两类：无极分子(中心重合)如：H?,CH?等无极分子有极分子(中心不重合)土如：H?O,SO?等有极分子无外电场作用，由于分子的无规则热运动，宏观均不显电性，在外电场作用下，两种分子均发生变化，称电介质的极化.三.电介质的极化有极分子介质E共同效果边缘出现电荷分布极化前极化后这种极化叫取向极化无极分子介质极化前极化后这种极化叫位移极化边缘出现的电荷称极化电荷或称束缚电荷E=E?+’9于是，介质中的电场强度大小为：但大多数情况下都不能解出感应电荷fE-ds=1(a?-oagG?△S通常不能预先知道，且E又与有关，最好不在该式中出现。D:电位移矢量E=E?E,电介质的电容率定义D=ε?E,E=这样，高斯定理就可以写成下面的形式：上面这个公式虽然是从平行板电容器得到的，但适用于所有各向同性的电介质。为电介质中的高斯定理。现在我们用介质中的高斯定理来继续求解上面的问题。于是，D=σ?根据定义，D=ε?E,E=εE四.有电介质的高斯定理在各向同性的均匀电介质中，通过任意闭合曲面的电位移矢量的通量等于该闭合曲面所包围的自由电荷的代数和.其中：D=E?E,E=εE大小为的ε倍；真空中D=ε?E(ε,=1)方向与相同。点电荷的场强：真空中电介质中注意：1.对于闭合曲面D的通量仅与面内包围的自由电荷有关，但本质上D却与束缚电荷也有关；2.D线起于正电荷(自由),止于负电荷(自由);E线起于正电荷(自由、束缚),止于负电荷(自由、束缚).E线D线电场中的电介质将会极化产生束缚电荷电场的能量1.电场能量的体密度w以平行板电容器为例，由于其电场是均匀的，所以能量分布也应该是均匀的。将U=Ed和代入电容器能量公式得：c=V为电容器的体积则电场能量密度为：即：2.电场的能量对于均匀场：对于非均匀场：球对称场轴对称场其中例1.一空气平行板电容器，极板A、B面积均为S,极板间距为d,接电源后U?=v,Ug=0,现将带电q面积也是S而厚度可忽略的导体板C平行插入两极板中间，求Uc=?解：U?=v,且没插入C时方向如图插入C后，附加在C之下，方向如图