静电场中的导体和电介质(I)

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1、第六章静电场中的导体和电介质作业：1~3，9，11，12，13，26，33§6-1静电场中的导体§6-2静电场中的电介质§6-3电位移有介质时的高斯定理§6-4电容电容器§6-5静电场的能量和能量密度§6-6*电容器的充放电§6-7*静电的应用主要内容一、导体的静电平衡§6-1静电场中的导体1.静电感应现象+++在导体内部2.导体的静电平衡自由电荷不再作宏观的定向移动，电荷分布不随时间变化。3.导体处于静电平衡的充要条件(1)导体内部场强处处为零。(2)导体表面电场线与表面垂直。4.推论(1)导体处于静电平衡时，导体内部无净电荷存在。(2)导体处于静电平衡时，导体表面为等势面，导体为等势体。二

2、、静电平衡时导体上电荷的分布1.实心导体（实心金属球）由推论(1)可知，电荷只能分布在导体表面。2.空腔导体（腔内无带电体）=0②等量异号电荷①无净电荷与推论(2)相矛盾电荷只分布在外表面3.空腔导体（腔内有带电体）q设原导体带电Q，则内表面电荷由静电平衡条件判断外表面电荷由电荷守恒定律决定静电屏蔽-----------感应电荷讨论：下列两种情况电荷如何分布？+q(1)+q在球心处+q(2)+q不在球心处(1)内表面和外表面电荷均匀分布(2)内表面电荷不均匀分布，外表面均匀分布由静电屏蔽效应，腔内带电体的移动，不会影响腔外电场。------------+++++++++++++++++++++

3、+++----------例1：两个半径为r1、r2的导体球相距很远，用一导线相连，如在静电平衡状态下，两球带电量分别为q1、q2。求：球面附近场强之比。解：dSQAQBAB例2：如图所示，求电荷分布。(d2<

4、关系。1234尖端放电：++++++++++§6-2静电场中的电介质一、电介质的极化1.电介质的分类1)有极分子（polarmolecule）分子电荷的正、负“中心”分开，相当于一个小的电偶极子，具有固有电偶极矩2)无极分子（nonpolarmolecule）分子电荷的正、负“中心”重合，无电偶极矩+__+2.电介质的极化(polarizationofdielectrics)1)位移极化（displacementpolarization）对无极分子2)取向极化（orientationpolarization）对有极分子_+_+_+_+_+_+_+_+_+_+_+_++_+_+_+_+_+_+_

5、+_+_+_+_+_++++----位移极化取向极化++++----对取向极化的说明：由于热运动，不是都平行于；有极分子也有位移极化，不过在静电场中主要是取向极化；二、电介质对电场的影响-----------+++++++++++极板电量不变时，在极间充满各向同性均匀电介质前后的场强关系为称为相对介电常数(相对电容率)+++++++++++-----------三、电极化强度与极化电荷-----+++++单位体积中电偶极矩的矢量和1.极化强度说明：极化强度表征电介质的极化程度2.极化电荷面密度书中特例+++++++++++----------------+++++电极化率注意：上式只在场强

6、不太强时，各向同性介质内才成立四、电位移和有介质时的高斯定理+++++++++++----------------+++++由E的高斯定理(真空)(所有电荷)(有介质时的高斯定理)(电位移矢量)r+QE线D线电力线与电位移线的比较电位移线（D线）却只与自由电荷有关电力线（E线）不但与自由电荷有关，而且与束缚电荷有关r+QR3R2R1BAqQ例3.带电导体球A与带电导体球壳B同心，求:（1）各表面电荷分布（2）导体球A的电势UA，B的电势UB（3）将B接地，各表面电荷分布（4）将B的地线拆掉后，再将A接地时各表面电荷分布A表面:q解:(1)各表面电荷分别为B内表面:-qB外表面:Q+q-qQ

7、+q(2)A的电势UA电荷分布等效为三个均匀带电球面,由电势叠加可得R3R2R1BAq-qQ+q(3)B接地，则B内表面：-qA表面：qB外表面：无电荷(4)B的接地线拆掉，再将A接地接地，则UA=0R3R2R1BAq’-q’-q+q’设A表面电荷为q则B内表面：-qB外表面：-q+q=0例4：如图金属球半径为R1、带电量+Q；均匀、各向同性介质层外半径R2、相对介电常数r；求：分布解：1