大学物理2第8章电学

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1、第8章静电场中的导体和电介质---均匀导体内场强处处为零静电平衡时，导体是个等势体，导体表面是个等势面．8.1.2静电平衡时导体上电荷的分布1.静电平衡的导体的内部处处净电荷为零，净电荷只分布在导体表面．S推论：导体表面场强垂直表面无电荷定向移动8-1静电场中的导体8.1.1导体的静电平衡条件2．导体表面处的场强处处与表面垂直，其大小3.电荷密度与曲率有关---尖端放电8.1.3静电屏蔽１．腔内无带电体电荷分布在外表面上，空腔内无电场，腔内电势处处相等２.腔内有带电体导体壳内表面上所带电荷与腔内电荷代数和为零，而外表面带有和腔内电荷同号同量的电荷．３．静电

2、屏蔽１）导体壳屏蔽外电场２）导体壳接地屏蔽内电场．-qq例：已知：一大导体板另一同样大导体板，不带电两板平形放置求：两导体板的电荷分布解：设静电平衡后两导体板的电荷分布为由电荷守恒定律由高斯定理由叠加原理和静电平衡条件P对导体板内任一点P++++++++++++++++++------Q++++++++++++++++++------原不带电求：内侧接地后++++++------------++++++例求：导体球接地后球上感应电荷的电量qx是多少？qRa0例O直线+d导体板例.如图，求O点处感应电荷密度。xO'解：取导体板内很邻近O点的O'点，直线在

3、O'点产生的电场感应电荷在O'点产生的电场由总电场得+q无限大接地导体板hPa由叠加原理和静电平衡条件在P点的导体处：感应电荷与+q产生的场沿垂直导体板表面的分量之和应该为0求：导体板表面的感应电荷分布已知：+qh无限大接地导体板解：镜像法+q-q无限大接地导体板h求：导体板外电场分布和导体板表面的感应电荷分布解：由唯一性定理+q在导体板表面的电势分布与无导体板时+q和其静面电荷-q在该处产生的电势相同导体板外电场分布与无导体板时+q和-q产生的电场相同P1P2a已知：+qh无限大接地导体板*唯一性定理给定边界条件（导体与真空的分界面处的电荷或电势分布）后

4、，空间各处静电场的分布就唯一的确定了.唯一性定理真空中有若干带电导体：反证法：如果确定证明的分布就唯一的确定了.设的分布不唯一有另一分布也满足同样的边界条件则在边界处在其它处或或前两种情况不可能出现否则违反高斯定理反证法：如果确定证明的分布就唯一的确定了.设的分布不唯一有另一分布也满足同样的边界条件则在边界处在其它处或或前两种情况不可能出现否则违反高斯定律前两种情况会出现的极值点，该点会发出或会聚电场线而该点无电荷违反高斯定律所以在其它处即的分布唯一静电场的分布也唯一8-2静电场中的电介质8.2.2电介质的极化１．无极分子的位移极化时,电矩时,电矩２．有极

5、分子的转向极化（正负电荷中心不重合）时不规则排列,不显电性也有位移极化，但转向极化占主要地位．8.2.1电介质对电场的影响8.2.3电极化强度１．单位体积内分子电偶极矩的矢量和．单位:库仑／米２２．极化电荷１）在均匀介质中２）非均匀介质中表面有极化电荷介质内部也有极化电荷ｑ’3．各向同性线性电介质极化规律其它电介质:1)线性各向异性电介质2)铁电体(铁磁体)3)永电体或驻极体(永磁体)4)压电体---压电效应电致伸缩效应当均匀电介质充满整个场时+q-q-q’+q’8-3有介质时的高斯定理介质：自由电荷极化电荷真空:8.3.1电位移和有介质时的高斯定理引

6、入电位移矢量---介质中高斯定理微分表达式：定义：如何计算介质中的总场强？8.3.2有介质时的高斯定理的应用定义：如何计算介质中的总场强？介电常数（电容率）已知：导体球例：外充满各向同性介质求：1）球外2）贴近球表面介质上的束缚电荷面密度解：1）已知：导体球例：外充满各向同性介质求：1）球外2）贴近球表面介质上的束缚电荷面密度解：1）2）+q-q例：已知：两距离很近的平行导体板一半充满均匀介质带电求：介质中的场强解：设导体板一半带电另一半带电作高斯面如图面积作高斯面如图+q-q8-4电容电容器8.4.1孤立导体的电容8.4.2电容器的电容２）同心球形电容器

7、电容Ｒ2ＢＲ1１）平板电容器电容A设3)同轴柱形电容器Ｒ2Ｒ1设8.4.3电容器的连接并联等效串联Q1Q2Ux-xyy>等效例：１．点电荷之间相互作用能１）两点电荷（q1q2）相互作用能8-5静电场的能量8.5.1电荷系的静电能２）三个点电荷组成系统３）ｎ个点电荷系统２．电荷连续分布静电能线带电面带电体带电8.5.2电容器的能量以平板电容器为例ABddq8.5.3静电场的能量能量密度能量密度有介质:能量密度例:表面均匀带电的橡皮气球R0QdR厚度dR的球壳中的能量静电场的能量电容器的电容２）同心球形电容器电容１）平板电容器电容电容器的连接并联串联3)同轴柱

8、形电容器能量密度静电场的能量2。电容器的能量3。静电场的能量1。电