静电场中的导体和电介质课件.pptxVIP

静电场中的导体和电介质;主要研究;1.导体的性质:;2.静电感应和静电平衡;导体置于电场中，其上的电荷重新分布的现象，称为静电感应。;2）静电平衡;导体静电平衡的条件:;推论:;3.静电平衡时电荷的分布;（2）导体表面上电荷密度与表面处场强的关系：;（3）导体表面曲率对电荷分布的影响：;2）导体壳;（2）腔内有带电体：;静电屏蔽;Example9-1:如图，导体B带电3C，导替壳A带电5C。问静电平衡后，A的外表面带电多少？;1.电容器和电容;如果空间中A、B两导体相距足够近，当其中一块导体带有电量q时,发出的电力线几乎都终止于另一块导体上，即他们总带有等量异号的电荷，我们称这两块导体组成一个电容器,导体A、B称为电容器的两个极板。;C=Q/V是一个与仅与导体形状大小和周围电介质有关的量，电容的单位为法拉，符号为F;常见的电容器，按其极板的形状有：平行板电容器、球形电容器和柱形电容器等。;下面将证明：电容器的电容值，仅决定于电容器的性质，即极板的形状、大小、相互距离以及板间所充的电介质，与是否带电等无关。;2.几种常见电容器的电容值：;(a)设两极板电荷面密度为;;（2）球形电容器：Asphericalcapacitor;（3）柱形电容器Acylindricalcapacitor;(c)求出两极板间的电势差：;总结：;利用:;;结论：;5—10;当两极间充满介电常数为ε=ε0εr的均匀电介质时，三种常见电容器的电容为：;3.电容器的并联与串联;（1）电容器的并联;;§9-3电介质的极化;;;电介质中的总电场为两个电场之和：;按电荷分布的特点，电介质可以分为两类：无极分子和有极分子.;在进入外电场前，无极分子的正、负电荷重心重合，没有电偶极矩。;(2)有极分子的极化;1.电介质中的电场;以平行板电容器为例:;有:;Example9-2:平行板电容器的两极板上分别带有等值异号的电荷，面密度为9.0×10–6C/m2，在两极板间充满介电常数3.5×10–11C2/（Nm2）的电介质，求（1）自由电荷产生的场强；（2）电介质内的场强；（3）电介质表面上的极化电荷的面密度；（4）极化电荷所产生的场强。;由（9-20）式得极化电荷???密度为：;2.有介质时的高斯定理;我们仍以充满相对介电常数εr的平行板电容器为例进行讨论：;;这样，闭合曲面S内的自由电荷q0=σ0A，而极化电荷q’=－σ’A，高斯定理写为：;代入高斯定理有：;则得到有介质时的高斯定理：;(1)我们是从平行板电容器这个特例推出有电介质的高斯定理的，但它是普遍适用的，是静电场的基本规律之一；;(2)电位移矢量D是一个辅助物理量，真正有物理意义的是电场强度矢量E，引入D的好处是在高斯定理的表达式中，不出现很难处理的极化电荷；;(3)与电力线的概念一样，我们可以引入电位移线来描述D矢量场，同时计算通过任意曲面的电位移通量，不过要注意，D线与E线是不同的；;(5)电位移的单位是“库仑每平方米”，符号为：C/m2，（这也就是电荷面密度的单位)。;例9-3:介电常数?的介质中有两个点电荷q1和q2。求它们的相互作用。;Example9-4:一金属球体，半径为R，带有电荷q0，埋在均匀“无限大”的电介质中（介电常数为ε），求：（1）球外任意一点P的场强；（2）与金属球接触处的电介质表面上的极化电荷。;（2）设与金属球接触的电介质表面的极化电荷为q’，在球面S内有自由电荷q0及极化电荷q’，根据电场的叠加原理有;Example9-5:如图所示，平行板电容的极板面积为S，求电容？;4）求电势差：;1.电容器中的能量:;存储于电容器中的能量为;2.电场的能量;利用和,有:;;;由于球壳内场强相等，电场的能量密度当然也相等，所以，薄球壳内的电场能量为：;Example9-7平行板电容器带电Q，间距d，缓慢拉动至2d。求：1)电容器能量变化；2)外力做功.;Example9-8:一个充有各向同性均匀介质的平行板电容器，充电到100V后与电源断开，然后把介质从极板间抽出，此时极板间电势差升高到300V，试求该介质的相对介电常数。;几种情况：