静电场课件课件.ppt

*极化电荷在外电场中，均匀介质内部各处仍呈电中性，但在介质表面要出现电荷，这种电荷不能离开电介质到其它带电体，也不能在电介质内部自由移动。我们称它为束缚电荷或极化电荷。它不象导体中的自由电荷能用传导方法将其引走。在外电场中，出现束缚电荷的现象叫做电介质的极化。第64页,共81页，星期六，2024年，5月*电偶极子排列的有序程度反映了介质被极化的程度.3.极化强度取宏观上无限小微观上无限大的体积元?V定义单位:C/m2为每个分子的电偶极矩为极化强度矢量第65页,共81页，星期六，2024年，5月*对于各向同性线性电介质有?e介质的电极化率?r介质的相对电容率第66页,共81页，星期六，2024年，5月*在介质表面上取一小面元dS,以dS为底,以电偶极子轴长l为斜高向介质内作一柱体,如图所示.在dS附近薄层内认为介质均匀极化,分子数密度为n,柱体内的分子数为nldScos?.由于极化,穿过dS的电荷量为l?4.极化强度与极化电荷面密度的关系第67页,共81页，星期六，2024年，5月*如果???/2落在柱面外的是正电荷;如果??/2落在柱面外的是负电荷.l?则表面极化电荷面密度为为表面法向矢量第68页,共81页，星期六，2024年，5月*三.电介质中的静电场自由电荷与极化电荷共同产生场极化电荷产生的电强自由电荷产生的电场以平行板电容器为例,自由电荷面密度为?0,充满相对介电常数为?r的均匀各向同性线性电介质.?r?0??第69页,共81页，星期六，2024年，5月*介质均匀极化,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?r?0-?0??-?′可得自由电荷束缚电荷总场由第70页,共81页，星期六，2024年，5月*电介质中的高斯定理取柱形闭合面,如图,底面平行极板,面积为A.?r?0-?0?′-?′可证明为电位移矢量.定义则第71页,共81页，星期六，2024年，5月*这是高斯定理的最终形式.第72页,共81页，星期六，2024年，5月*一.电容器及电容(capacitorcapacity)§5-5静电场的能量电容器定义彼此绝缘而又靠近的导体系统,如两块平行的金属板.单位:F(法拉)第73页,共81页，星期六，2024年，5月*设电容器带电Q?E??UAB?电容的计算以平行板电容器为例,板间距d,充有相对电容率为?r的电介质,面积S,板上电荷密度分别为?,-?.板间场强板间电势差电容?r?-?d第74页,共81页，星期六，2024年，5月*如两板间为真空,则电容为与有介质时相比?r称相对电容率,?0称真空电容率.第75页,共81页，星期六，2024年，5月*例求柱形电容器单位长度的电容.解:设单位长度带电荷量为?.R1rR2R1R2R2R1第76页,共81页，星期六，2024年，5月*二.电容器中的电能通过电容器中的电能认识电场能量.电容器中的电能可用电容器在放电的过程中电场力做功来度量.当有dq电荷量由正极板移至负极板时,电场力做功dA,相应系统能量减少dW.第77页,共81页，星期六，2024年，5月*设放电前电荷量为Q,全部放电后电荷量为0.电容器中的电能为这就是电容器充有电荷Q,极板间电压为UAB时具有的电能.对任何结构的电容器都适用.第78页,共81页，星期六，2024年，5月三.静电场的能量与能量密度即能量储存于电场中.以平行板电容器的场为特例可以导出在平行板带电为Q时?r?-?dSd为电容器内部体积,正是电场存在的区域.第79页,共81页，星期六，2024年，5月能量储存于电场中,电场具有能量.单位体积内的电能量称电场的体能量密度平行板电容器电场能量密度为定义此结论普遍适用.考虑到得第80页,共81页，星期六，2024年，5月*感谢大家观看第81页,共81页，星期六，2024年，5月************************四.高斯定理的应用均匀带电的球面;均匀带电的无限长的柱面,带电线;无限大均匀带电平板,平面.对电荷的分布具有某种对称性的情况下利用高斯定理求解E较为方便.常见的电荷量对称性分布有：步骤：的大小、方向分布特征２.作高斯面，计算电通量及３.利用高斯定理求解１.对称性分析，确定第32页,共81页，星期六，2024年，5月