《静电介质》PPT课件

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1、静电场中的导体和电介质本章主要内容导体在静电场中的静电感应与平衡.电介质在静电场中的极化现象.电容器及电场能量.§1静电场中的导体---+++---静电感应一、静电平衡导体内部和表面都没有电荷作宏观定向运动的状态。静电平衡状态：静电平衡条件：sP3.电荷分布。二.静电平衡时导体的性质（结果）1。电场分布2。电势分布：等势体等势面。①其内部各处净电荷为零，净电荷只能分布在表面。②.其表面上各处的电荷面密度与当地表面外紧邻处的电场强度的大小成正比。P••P例1++++++++A③.孤立导体处于静电平衡时，它的表面各处的面电荷密度与各处表面的曲率有关，曲率越大的地方，面电荷密度也越大。+++

2、++++++++++++++由于Q,q为等势体，所以••RrQq例2说明+++––++++++++++++++避雷针静电屏蔽：B+++++++++？++++++-----A带电体导体壳三、导体壳，静电屏蔽1。空腔内无电荷是静电平衡时导体内部的场强为零这一规律在技术上的应用。2。空腔内有带电体+带电体导体壳AqQ①壳不接地②壳接地外对内内对外外对内内对外例1.两块平行放置的面积为s的金属板，各带电量Q1,Q2;板距与板的线度相比很小。求：静电平衡下,金属板电荷的分布与周围电场的分布。若把第二块金属板接地，以上结果如何？IIIIIIP1P2••Q1Q2四、有导体存在时，静电场的计算解：

3、电荷守恒高斯定律静电平衡条件IIIIIIP1P2••Q1Q2解得：电场分布I区II区III区如果第二块板接地，则4=0电荷守恒:高斯定律:静电平衡条件:IIIIIIP2•Q1Q2解得例2.半径为R的金属球A，带总电量q.外面有一同心的金属球壳，内外半径分别为R2,R3,总电量为Q，求：此系统的电荷与电场分布；球与壳之间的电势差。如果用导线将球与壳连接一下，结果如何？若未连接时使内球接地，内球电荷如何？解：电场分布BR1R2R3–q+qq+QA球与壳之间电势差当两导体用线相连，成为一个等势体。电荷只分布在外表面。q'+QBAq'–q'物理意义：每升高单位电势所需的电量。

4、单位(SI)：++++++++q§2电容器　电容一、孤立导体的电容二.电容器和电容电容器：用来贮存电荷和静电能的由两个互相绝缘的导体构成的导体组.u——两极板间的电势差.基本步骤：设电容器两极板带q的电量.计算板间的电场.计算板间电势差计算电容三、电容器电容的计算.例3计算平行板电容器的电容(s>>d)解：板间电场板间电势差平行板电容器的电容AB+q–q+++++–––––例4计算球形电容器的电容解：两极板间的电场板间电势差R1R2–q+qo球形电容器的电容讨论：当R2时，这时，相当于孤立导体球的电容。例5圆柱形电容器的电容(R1>R2–R1)解：设两极板带有

5、等量异号的电荷q.板间电场R2R1l板间电势差圆柱形电容器的电容1.串联u+–C1C2C32.并联u+–C1C2C3四、电容器的串、并联例6C1，C2两电容分别标明：200PF500V；300PF900V。求串联后等效电容C＝？把串联后的C1，C2加上1000V电压，是否被击穿？串联后V1+V2=1000VV1=600V,V2=400V显然,V1>C1的额定电压,C1被击穿.V2

6、到静电场中+++–––取向极化+++–––位移极化电介质极化：在外电场作用下，电介质产生一附加电场或电介质出现束缚电荷的现象。介质内的电场三、极化强度矢量单位(SI)：库仑/米2四、极化强度矢量与极化电荷面密度的关系l+–+–l+–+–1.Gauss定律§4电位移矢量和高斯定律–––有介质时的高斯定理。对于各向同性电介质，实验表明–––介电常数。例7平行板电容器，极板间充满r电介质，板上电荷面密度0。求介质中E=?C介/C0=?解：S2S1例8.(P89例14.7)qq'P+++++++––––––––––––R解：方向：沿径向求球外电场分布贴近球表面上的束缚电荷

7、总量。介质中的电场是由极化电荷q与自由电荷q所产一的电场的叠加。qq'P+++++++––––––––––––R例9平行板电容器两极板面积为S，极板间有两层电介质。介电常数分别为1，2，厚为d1,d2。电容器极板上自由电荷面密度，求各介质内的电容器的电容++++++––––––d2d112–+解：作Gauss面S，则作Gauss面S，++++++––––––d2d112–+两极板间的电势差++++++–––