大学物理---静电场中的导体和电介质.ppt

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1、第九章静电场中的导体和电介质一理解静电场中导体处于静电平衡时的条件，并能从静电平衡条件来分析带电导体在静电场中的电荷分布.三理解电容的定义，并能计算几何形状简单的电容器的电容.四了解静电场是电场能量的携带者，了解电场能量密度的概念，能用能量密度计算电场能量.教学基本要求二了解电介质的极化及其微观机理，了解电位移矢量的概念，以及在各向同性介质中，和电场强度的关系.了解电介质中的高斯定理，并会用它来计算对称电场的电场强度.+++++++++一静电感应静电平衡条件感应电荷§9-1静电场中的导体++++++++++++++++++++导体内电场强度外电场强度感

2、应电荷电场强度++++++导体是等势体静电平衡:没有电荷的宏观定向运动（1）导体内部任何一点处的电场强度为零；（2）导体表面处的电场强度的方向,都与导体表面垂直.导体表面是等势面导体内部电势相等条件:二静电平衡时导体上电荷的分布++++++++++结论导体内部无电荷1实心导体2有空腔导体空腔内无电荷电荷分布在表面上内表面上有电荷吗？若内表面带电所以内表面不带电++--结论电荷分布在外表面上（内表面无电荷）++++++++++矛盾导体是等势体空腔内有电荷电荷分布在表面上内表面上有电荷吗？结论当空腔内有电荷时,内表面因静电感应出现等值异号的电荷，外表面有感

3、应电荷（电荷守恒）+++++++++++为表面电荷面密度作钱币形高斯面S3导体表面电场强度与电荷面密度的关系表面电场强度的大小与该处表面电荷面密度成正比,电场强度是由所有电荷共同产生+++++++++注意导体表面电荷分布与导体形状以及周围环境有关.4导体表面电荷分布导体凸出部分的表面曲率越大处,电荷面密度越大,附近电场也越强。孤立导体表面的电荷密度与曲率之间不存在单一的函数关系。带电导体尖端附近电场最强带电导体尖端附近的电场特别大，可使尖端附近的空气发生电离而成为导体产生放电现象，即尖端放电.尖端放电现象空气中的直流高压放电图片：云层和大地间的闪电闪电

4、的图片：雷击大桥遭雷击后的草地“电风”吹蜡烛<电风实验>++++++++++<避雷针>尖端放电会损耗电能,还会干扰精密测量和对通讯产生危害.然而尖端放电也有很广泛的应用.尖端放电现象的利与弊三静电屏蔽1屏蔽外电场外电场空腔导体可以屏蔽外电场,使空腔内物体不受外电场影响.这时,整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等.空腔导体屏蔽外电场接地的孤立空腔导体将使外部空间不受空腔内的电场影响.问：空间各部分的电场强度如何分布？接地导体电势为零2屏蔽腔内电场++++++++空腔导体可屏蔽外电场接地的空腔导体可屏蔽腔内电场四有导体存在时场强和电势的计算关于静电屏蔽:静

5、电平衡条件电荷守恒定律高斯定理环路定理+例9-1有一外半径和内半径的金属球壳，在球壳内放一半径的同心金属球，若使球壳和金属球均带有的正电荷，问两球体上的电荷如何分布？球心的电势为多少？例9-2在两块面积均为S,且相互平行的带等量异号电荷的薄导体板A和B之间,平行插入两块不带电的薄导体板C,D,其中A和C,C和D,D和B的间距均为d/3,已知C和D未插入时,A和B间的电势差为U,(1)分析各导体板上的电荷分布,求各区域的电场强度和UAC,UCD,UDB(2)用导线将C和D相连后,将导线撤去,再求(1)(3)在(2)的基础上再用导线将A和B相连后断开,再求

6、(1)结论1:处于静电平衡的平行导体板,相对的两个面带等量异号电荷.结论2:平行导体板外侧带等量同号电荷.推论1:两导体板的总电量相等而符号相反时,外侧带电量为零.对于导体板本来带电或不带电的情形均适用.0课后练习:求：导体板两表面的面电荷密度。平行放置一大的不带电导体平板。面电荷密度为0的均匀带电大平板旁，已知：0[例]12求：导体板两表面的面电荷密度。解：设导体电荷密度为1、2，电荷守恒：导体内场强为零：E２E１E0(2)平行放置一大的不带电导体平板。面电荷密度为0的均匀带电大平板旁，已知：1+2=0(1)E0+E1‐E2=0

7、思考0200（B）-000（C）-0200（A）下面结果哪个正确?若上例中导体板接地，（1）、（2）解得：电介质：绝缘体，无自由电荷。电介质极化特点：内部场强一般不为零。一有极分子和无极分子电介质有极分子：分子的正电荷中心与负电荷中心不重合。负电荷中心正电荷中心无极分子：分子的正电荷中心与负电荷中心重合。++H+HO§9-2静电场中的电介质二电介质的极化(宏观上电介质中出现束缚电荷)（2）无极分子的位移极化（1）有极分子的取向极化电介质的击穿:介质变成导体,击穿场强,击穿电压三电极化强度:电极化强度:分子偶极矩的单位：当电场强度不太强时,在

8、各向同性的电介质中::介质中合场强:电极化率均匀极化:电介质中电极化强度的大小和方向都相同++