大学物理-电介质习题思考题及答案

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1、xyO习题13-1.如图为半径为的介质球，试分别计算下列两种情况下球表面上的极化面电荷密度和极化电荷的总和.已知极化强度为P(沿轴).（1）；（2）.解：（1）由于介质被均匀极化，所以（2）在球面上任取一个球带13-2.平行板电容器，板面积为，带电量，在两板间充满电介质后，其场强为，试求：（1）介质的相对介电常数(2)介质表面上的极化电荷密度.解：（1）（2）13-3.面积为的平行板电容器，两板间距为，求：（1）插入厚度为，相对介电常数为的电介质，其电容量变为原来的多少倍？（2）插入厚度为的导电板，其电容量又变为原来的多少倍

2、？解：（1）（2）插入厚度为的导电板，可看成是两个电容的串联13-4.在两个带等量异号电荷的平行金属板间充满均匀介质后，若已知自由电荷与极化电荷的面电荷密度分别为与(绝对值)，试求：（1）电介质内的场强；（2）相对介电常数.解：（1）（2）13-5.电学理论证明：一球形均匀电介质放在均匀外电场中会发生均匀极化.若已知此极化介质球的半径为，极化强度为.求极化电荷在球心处产生的场强.解：球面上极化电荷的面密度球面上极化电荷元在球心处产生的场强由对称性可知只有场强的分量对球心处的电场有贡献把球面分割成许多球带，它在球心处产生的场强

3、13-6.一圆柱形电容器，外柱的直径为，内柱的直径可以适当选择，若其间充满各向同性的均匀电介质，该介质的击穿电场强度大小为．试求该电容器可能承受的最高电压．解：13-7.一平行板电容器，中间有两层厚度分别为和的电介质，它们的相对介电常数为.和，极板面积为，求电容量.解：13-8.计算均匀带电球体的静电能，设球体半径为,带电量为.解：13-9.半径为的导体外套有一个与它同心的导体球壳，球壳的内外半径分别为和.当内球带电量为时，求：（1）系统储存了多少电能?（2）用导线把壳与球连在一起后电能变化了多少？解：（1）球与球壳之间的电

4、能球壳外部空间的电能系统储存的电能（2）球与球壳内表面所带电荷为0外表面所带电荷不变13-10.球形电容器内外半径分别为和，充有电量.（1）求电容器内电场的总能量；（2）证明此结果与按算得的电容器所储电能值相等。解：（1）（2）球形电容器的电容结果一样13-11.一平行板电容器的板面积为，两板间距离为，板间充满相对介电常数为的均匀介质.分别求出下述两种情况下外力所做的功：（1）维持两板上面电荷密度不变而把介质取出；（2）维持两板上电压不变而把介质取出.解：（1）板间充满均匀介质时取出介质后外力所做的功等于静电场能量的增加（2

5、）板间充满均匀介质时取出介质后思考题13-1.介质的极化强度与介质表面的极化面电荷是什么关系？答：13-2.不同介质交界面处的极化电荷分布如何？答：即在两种介质的交界面上，极化电荷的面密度等于两种介质的极化强度的法向分量之差。13-3.介质边界两侧的静电场中及的关系如何？答：在两种介质的交界面上，若无自由电荷电位移矢量在垂直界面的分量是连续的，平行于界面的分量发生突变。电场强度在垂直界面的分量是不连续的，有突变。13-4.真空中两点电荷、在空间产生的合场强为.系统的电场能为.（1）说明等式后面三项能量的意义；（2）两电荷之间

6、的相互作用能是指哪些项？（3）将两电荷从给定位置移至无穷远，电场力做功又是哪些项？答：第一项表示点电荷所形成的电场的能量，第二项是点电荷所形成的电场的能量，第三项是两个点电荷的相互作用能。