介质中的高斯定理.pptVIP

+++++++++++++++++++++-------+++++++++++++?2-?2?1-?1例11.7一个平行板电容器的两个极板上带电分别为+σ0和-σ0，板间为真空，电压V0=300V，保持两极上电量不变，将板间一半空间充以εr=5的电介质，求板间电压变为多少？电介质两表面的束缚面电荷密度多大？解：上半部下半部+++++++++++++++++++++-------+++++++++++++?2-?2?1-?1板间电压电介质表面的束缚面电荷密度例11.8设无限长同轴电缆的芯线半径为R1，外皮的内半径为R2。芯线与外皮之间充入两层绝缘的均匀电介质，其相对电容率分别为εr1和εr2，两层电介质的分界面的半径为R，求单位长度电缆的电容。RR1R2εr1εr2解：E和D的分布具有柱对称性单位长度电缆的电容：一、电容器贮存能量电容器带电可看成从一个极板移动电荷到另一个极板，外力作功使电容器带电。移动dq作的元功极板带电量从0到Q作功第11.5节静电场的能量外力作功等于电容器能量增量为电容器能量，单位：焦耳，J。极板带电量从0到Q作功二、电能定域于电场之中+++++++++++++++++++++Ad+++++++++++++B-------Sq-q电容器储存的能量此式表明电能储存于电场之中如果限于静电现象，将无法回答这个问题但是随时间迅速变化的电场和磁场将形成电磁波，电磁波能够脱离激发它的源传播出去电磁波携带能量，当电磁波从一处传播到另一处时，也把能量从一处带到另一处但是在电磁波中没有电荷，所以电能储存在电场中讨论：静电能是否集中在电荷上的？电能定域在电场之中+电荷消失，电磁场仍然存在。三、电能密度电场能量定义：电场能量密度-两条解题思路主线例11.9真空中有一半径为R，带电量为q的金属球壳。求：（1）电场的总能量；（2）带电球壳周围空间中，多大半径球面内的电场所具有的能量等于总能量的一半。R++++++++解（1）球壳内外的电场分布Qqdrr能量密度：drR++++++++qr解（2）或用：例11.11面积为S、距离为d的平行板电容器充电后，两极板分别带电q和-q，断开电源后，将两极板距离缓慢地拉开至2d求：（1）外力克服电场力所作的功；（2）两极板间的吸引力。解（1）当两极板间距离为d和2d时，电容为：相应的能量+++++++++++++++++++++AB-------Sq-q无E0时分子不显电性。有外场时呈现极性。极化电荷被束缚在介质表面，无法引出——束缚电荷。平行板电容器中的P正比于极化电荷面密度。极化强度越大，极化电荷面密度越大。极化强度越小，极化电荷面密度越小。C注意：决定介质极化的不是原来的场E0，而是介质内实际的场E，E’总是起着减弱原来的电场的作用，即起着减弱极化的作用，故称为退极化场。A有介质时求场强，先求再求第三节静电场中的电介质电介质就是绝缘体。特点：电介质内无自由电荷。一、电介质的极化将电介质放入电场，表面出现极化电荷——介质的极化。外场极化场介质内部的场极化场E’削弱外场E0但不能抵消外场。二、极化的微观机制1.无极分子正负电荷中心重合+正电荷集中的等效点称为“分子的正电荷中心”负电荷集中的等效点称为“分子的负电荷中心”位移极化：正负电荷中心拉开，形成电偶极子。介质表面出现极化电荷。2.有极分子正负电荷中心不重合，无E0时分子呈现极性。介质中的电偶极子排列杂乱,宏观不显极性。转向极化：电偶极子在外场作用下发生转向。在介质表面产生极化电荷。三、极化强度注意1.真空中P=0，真空中无电介质。2.导体内P=0，导体内不存在电偶极子。描写电介质极化程度的物理量。定义：单位体积内的电偶极矩矢量和。四、电极化强度与束缚面电荷以平行板电容器中充有各向同性均匀介质为例面电荷密度等于电极化强度在电介质外法线方向的分量大小：单位：库仑/米2概念检测各向同性均匀电介质在静电场中被极化，（1）其微观机制是分子的