大学物理电学部分习题

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1、上次课知识点:上次课要求:3.理解电容的物理意义.1.电介质的极化3.电容2.介质中的高斯定理及应用2.了解有介质时的高斯定理1.了解电介质的极化现象及其微观解释.01-5-231电学5b.球形电容器设极板带电量为q，则两球壳间场强为两球壳间的电势差为由半径为和的同心金属球壳组成，两球壳间充满介电系数为ε的电介质01-5-232电学5电容讨论：(2)若,则(1)若和都很大,两球壳间的距离很小,即平板电容器的电容孤立导体球的电容01-5-233电学5c.圆柱形电容器由两个同轴的半径分别为RA和RB，长度为l的圆柱面极板中间充满介电系数为ε的电介质所构成设两柱面带电分

2、别为+q和-q，则单位长度的带电量为柱面间的场强柱面间的电势差为电容r01-5-234电学52.计算电容器电容的步骤：(1).设电容器两极板分别带电荷+q和-q。(2).求出两极板间的场强分布。(3).计算两极板间的电势差。(4).由电容器电容的定义式计算电容。1.电容器的电容仅由组成电容器的导体形状、几何尺寸、相对位置决定，即仅由电容器本身的性质决定，与它所带的电量无关。结论：所以电容器的电容是反映电容器本身容电性质的物理量。电容器中引入电介质后，电容将增大01-5-235电学5击穿01-5-236电学5三、电容器串并联由有1.电容器串联由2.电容器并联01-5

3、-237电学5例1：一平行板电容器，板面积为S，两板间距为d，在其内部放入一层厚度为b的均匀电介质，介质的两表面与极板相平行，设介质的介电常数为ε，介质的两边是真空，求：这电容器的电容。解：AB01-5-238电学5四、电场的能量1.带电系统的能量.移动时，电场力作功外力克服电场力作功外力所作的总功带电体的能量例1.计算电容器两极板带有电量+Q和-Q所具有的能量。AB01-5-239电学52.静电场的能量设平行板电容器极板上带的电量为Q，两极板间电势差为，则单位体积内的电场能量。电场的总能量电场的能量密度w:01-5-2310电学5(1)由q求E积分法：电场能量的

4、求法：(2)由E求w(3)由w积分求电容法：(1)先求C小结：本节主要向大家介绍电容器的电容,电容器联接方法,电容器电容计算和电场能量。要求大家理解电容的物理意义，会计算电容器的电容；理解电场能量密度的概念,在一些简单的对称情况下能计算电场里贮存的能量。01-5-2311电学5例2：同轴电缆由内径为R1、外径为R2的两无限长金属圆柱面构成，单位长度带电量分别为+、-，其间充有r电介质。求：①单位长度电容；②单位长度贮存能量。l-场强极间电压单位长度电容解:(1)01-5-2312电学5(2)单位长度贮存能量电容法：积分法：01-5-2313电学5R例3求电量

5、为Q0、半径为R的均匀带电球面的静电能。解：设U=0每一个dq所在处的电势01-5-2314电学5小结:静电场习题课一.导体的静电平衡条件:1.用场强表示(1)导体内部任何一点的场强为零。(2)导体表面上任何一点的场强方向垂直于该点的表面2.用电势表示导体为等势体，导体表面为等势面。二.静电平衡状态下导体上电荷的分布1.实心导体所带电荷只能分布于外表面上,导体内无净电荷。01-5-2315电学52.空腔导体的电荷分布(1)空腔内无其它带电体时,电荷只能分布在空腔导体的外表面。(2)空腔内有带电体时,在空腔的内表面上要感应出等值异号的电荷,空腔导体的外表面出现与腔

6、内带电体等值同号的感应电荷。3.导体表面上的电荷分布导体尖端附近的电场特别强三.计算有导体存在时的静电场分布问题的依据导体静电平衡条件电荷守恒高斯定理01-5-2316电学5四.静电屏蔽原理:一个接地的空腔导体可以隔离内、外静电场的影响五.电介质的极化隔离外电场影响的原因：金属空壳的外表面上及壳外的电荷在壳内的合场强总为零,因而对壳内无影响在外电场作用下电介质表面出现电荷的现象叫做电介质的极化现象。电介质表面上出现的这种电荷叫极化电荷电介质内部的场强有电介质存在时的高斯定理表述为:在任何静电场中，通过任意闭合曲面的电位移通量，等于该闭合曲面所包围的自由电荷的代数和

7、。电位移矢量01-5-2317电学5六.电容器的电容1.计算电容器电容的步骤2.电容器电容的计算结果c.圆柱形电容器b.球形电容器a.平行板电容器3.电容器串并联(1).电容器串联(2).电容器并联01-5-2318电学5七.电场能量电容器能量电场能量体密度任意带电系统整个电场中所储存的总能量带电体能量01-5-2319电学5