静电场中的导体和电介质1

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1、第九章静电场中的导体和电介质§9-1静电场中的导体§9-2电容器电容器的并联和串联§9-3电介质的极化§9-4电介质中的电场有电介质时的高斯定理电位移§9-5电场的能量2.了解电介质的极化现象及其微观解释，了解电容。3.了解各向同性介质中和的关系和区别；了解电介质中的高斯定理和安培环路定律。4.了解电场能量。教学基本要求1.掌握导体静电平衡条件，能用该条件分析带电导体在静电场中的电荷分布；求解有导体存在时场强与电势的分布问题；一.静电感应导体的静电平衡条件金属导体由带正电的晶体点阵和可以在导体中移动的自由电子组成当不

2、带电或无外电场存在时，导体中正负电荷均匀分布，呈电中性1.金属导体的特征§9-1静电场中的导体2.静电感应导体置于电场中，其上的电荷重新分布的现象，称为静电感应。3.导体的静电平衡条件导体中无电荷作宏观定向运动，即处于静电平衡状态导体静电感应过程－+－－－－－－－－－－－++++++－－－静电平衡条件——处处导体表面为等势面，导体为等势体导体表面附近表面推论：导体q若二.静电平衡时导体上电荷的分布1.内部无净电荷，净电荷只分布在导体外表面上S导体高斯面根据高斯定理导体内任意位置2.导体表面上的电场强度与电荷面密度成正

3、比导体放大圆盒面3.导体内有空腔的情况腔内无电荷空腔内电势处处相等；空腔内电场强度为零；空腔内表面上没有净电荷。腔内有隔离电荷腔内表面有感应电荷＋＋＋－－－－－－－＋＋＋＋＋高斯面高斯面4.导体表面曲率对导体表面上电荷分布的影响导体表面曲率越大处E越大，面电荷密度也越大（一般不与曲率成正比）尖端放电－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－空气电离电风静电的应用——静电复印机鼓面带负电的墨粉粒子在电场力作用下临时吸附在鼓轮面上鼓轮面上复制了带正电的原件图样墨粉转移并融于纸面三静电屏蔽及其应用空腔导体外的电场，只会影响导体外表面

4、上的电荷和外部电场的分布，对导体空腔内部的电场没有影响1.屏蔽外部电场＋＋－－－－－－－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋2.屏蔽内外电场接地的空心导体使空腔内带电体与外界的带电体之间的静电作用被隔绝同轴电缆屏蔽层接地＋－－－－－－－外表面电荷被中和高压变压器上的鸟巢一.电容器储藏电荷或电能的装置绝缘介质——空气、云母、陶瓷、电解液、纸介、钛酸钡等容量可变——固定、可变、微调纸介电容器结构实用电容器分类：介电纸各种电容器平板电容器§9-2电容器电容器的并联和串联d二.电容器电容的计算1.平板电容器的电容AB电容器的电容两极板

5、间的电势差q极板所带电量单位法拉（F）+q-qS2.柱形电容器的电容设柱面上单位长带电量两极间场强大小为--------l--------++++++++++++++++3.球形电容器的电容＋＋＋＋＋＋＋＋--------+q-q孤立导体所带电荷量及其电势q、V4.孤立导体的电容当RA=R，RB=∞，VA=V，VA=0时，即得球形电容器孤立导体球电容5.电介质对电容器电容的影响真空电容器的电容电介质电容器的电容C电介质的相对电容率，平板电容器的电容球形电容器的电容柱形电容器的电容电介质的电容率2.并联1.串联三.电容

6、器的连接并联可变空气电容器例题9-1击穿电压为的压缩纸板为电介质的两个电容器串联，电容分别为，，如在这个系统上加电压，问该系统是否会被击穿。解U2>U0，先击穿U1=U，击穿一.电介质的极化§9-3电介质的极化电容器中插入电介质后，q0不变，U减小，则C增大+q0-q0+q0-q0常用介质——云母片则有电介质时减小电介质在外电场作用下，其表面甚至内部出现电荷的现象称为电介质的极化正极化面电荷负极化面电荷自由电荷自由电荷电场极化电荷电场电中性+++++++++---------+q0-q0+-+-+-+-+-+-+-+

7、-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-++--介质中电场强度大小为均匀电介质只会出现表面极化电荷－二.极化的微观机理电介质极化的宏观表现：静电场中的电介质处于静电平衡状态时，电介质内的电场强度不等于零。电介质分类有极分子无极分子＋＋＋＋＋＋＋－正电中心正、负电中心重合分子偶极子无极分子正、负电荷的中心在外电场作用下产生相对位移位移极化1.无极分子的极化－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋

8、－＋±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±±2.有极分子的极化分子偶极子在外场中受力偶作用转向有极分子转向极化+-+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++----------------------------------------------一.电介质中的电场电介质中的场强极化