大学物理：静电场中的导体.ppt

§9-6静电场中的电介质在各向同性线性电介质中εr:相对介电常数(relativedielectricconstant)=εE介电常数D=ε0E+P电极化率D、E、P三矢量之间的关系有电介质存在时的高斯定理的应用（1）分析自由电荷及电介质分布的对称性,选择适当的高斯面,求出电位移矢量.（2）根据电位移矢量与电场的关系,求出电场.（3）根据电极化强度与电场的关系,求电极化强度.（4）根据束缚电荷与电极化强度关系,求束缚电荷.例当点电荷q0周围充满相对介电常数为的电介质时，求空间的电场。§9-6静电场中的电介质解：取以q0为球心的球面为高斯面，由D的高斯定理例平行板电容器两极板间充以相对介电常数为的电介质，求该电容器电容。D解：在板间作一底面积为ΔS的闭合柱面为高斯面，其轴线与极板垂直，两底面与极板平行，而且上底面在金属极板内。通过这一高斯面的D通量为q(0,0,a)Ozyx-q(0,0,-a)P(x,y,z)V(x,y,0)=0P点的电势为当z=0时，在x-y平面上，电场强度垂直于该平面，这与导体表面附近的电场与导体表面垂直的规律是一致的。金属板表面上感应电荷面密度金属板表面上的总电荷§9-5电容器一孤立导体的电容(capacity)理论和实验都表明，附近没有其它导体和带电体的孤立导体，它所带的电荷量q与它的电势V成比例§9-5电容器例孤立的导体球的电容地球单位二电容器两个导体组成的导体系叫做电容器两导体叫做电容器的极板电容器的电容与两极板的尺寸、形状及其相对位置有关，而与q和VAB无关(capacitor)极板间电势差极板上电荷量例求平行板(parallelplate)电容器的电容求电容器的电容，从定义式出发，假定极板上带电荷量Q，求出两极板间的电势差VQ-Q§9-5电容器电容式加速度传感器弹簧片定极板2质量块（动极板）定极板1绝缘体aC1C2m例球形(spherical)电容器的电容两极板间的电势差OR1R2Q－Q§9-5电容器例求圆筒(cylindrical)电容器的电容两极板间的电势差§9-5电容器电容器的串联电容器的并联§9-5电容器Dd检测电路测定电极储罐ε0ε1h电容式液位传感器测定电极安装在金属储罐的顶部，储罐的罐壁和测定电极之间形成了一个电容器。--+++-固有电矩E0F+-§9-6静电场中的电介质一电介质的极化有极分子取向极化----++++E0E‘极化电荷（束缚电荷）无极分子±+-E0（电子）位移极化感生电矩为什么光彩夺目的玉器过一会就会变得灰蒙蒙的？为什么我们穿的衣服会沾上灰尘？生活中的例子压电效应及其应用所谓压电效应，顾名思义，就是由力产生电的效应。当一些材料在一定方向上受到压力或拉力而产生形变时，会同时发生极化现象，从而在材料相对的两个表面上出现异号极化电荷，这种现象称为压电效应。压电效应及其应用当压电材料上加振动的机械作用时，就会产生同样频率的振动电场与电压。这样，可以把机械振动转变为电振动。如超声波换能器等。xySi4+Si4+Si4+O2-O2-O2-xy---+++P1P2P3无外力时，P2P3P1-+-+-+FxFxxy----++++++++----P2P3P1当晶体受到沿x方向的压力时当晶体受到沿x方向的拉力时xy+++---FxFx压电效应还有逆效应，即在压电材料上加上电场时，在电场作用下由于极化而产生形变（伸长或压缩），这种逆效应称为电致伸缩效应。利用电致伸缩效应，可以把电振动转变为机械振动，可用于制作耳机、扬声器、晶体振荡器、石英钟等。压电电机（piezoelectricmotor）或称超声电机（ultrasonicmotor），体积小，常用于精密设备。二极化的描绘§9-6静电场中的电介质极化强度矢量的国际单位：C/m2P的分布从宏观上定量描述了电介质各处的极化状况。如果P处处相同，称为均匀极化，否则为非均匀极化。均匀极化是电介质均匀，外加电场也均匀的结果。极化强度与极化电荷的关系极化强度矢量P经任意