大学物理--静电场ch9

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1、本章内容9.1电荷库仑定律9.2静电场电场强度9.3电通量高斯定理9.4静电场的环路定理电势能9.5电势电势差9.6等势面9.7静电场中的导体9.8电场能量9.9静电场中的电介质1.电介质是指在通常条件下导电性能极差的物质，即电介质是绝缘体。2.电介质的性能：电气绝缘性、电极化；3.电介质和导体在电学性能上的主要差别：导体中的自由电子可作宏观定向运动，而电介质中的带电粒子在电场的作用下只能作微观的相对位移（只有在电击穿的情形下，部分电子被解除束缚使电介质丧失绝缘性）。关于电介质+++++++-------一电介质对电场的影响+++++++------

2、-9.9静电场中的电介质chslingQ不变时：相对介电常数，二电介质的极化无极分子电介质：（氢、甲烷、石蜡等）有极分子电介质：（水、有机玻璃等）9.9静电场中的电介质chsling无极分子有极分子+-整体对外不显电性无极分子电介质有极分子电介质无外场时（热运动）9.9静电场中的电介质chsling-------+++++++束缚电荷´束缚电荷´无极分子电介质(位移极化)有极分子电介质(取向极化)´9.9静电场中的电介质chsling有外场时电介质的极化与导体的静电感应对比讨论介质上的极化电荷导体上的感应电荷少多内部一小体积可含净电荷电荷只分

3、布在表面分离后撤去电场，呈电中性。分离后撤去电场，一般都带电。9.9静电场中的电介质chsling外电场E0↑极化´↑介质内电场E↑击穿。++++++------+++++++++++-----------三电介质中的电场强度极化电荷与自由电荷的关系9.9静电场中的电介质chsling（均匀各向同性介质）++++++------+++++++++++-----------电容率四电介质中的高斯定理9.9静电场中的电介质chsling电位移矢量有介质时的高斯定理在静电场中，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量的代数和。1

4、.此处电介质中的高斯定理仅适用于均匀介质；2.电位移概念是一个辅助矢量，电场强度和电势仍是描述电场性质的物理量。3.有介质时先求9.9静电场中的电介质chsling+++++++-------电介质对电容的影响相对电容率相对电容率电容率+++++++-------9.9静电场中的电介质chsling9.9静电场中的电介质chsling思考电容器充电后，保持与电源连接，把电容器浸入煤油中，问电容C、E、U、Q有何变化？若断开电源后上述各量如何变化？答：保持与电源连接时：电压U不变，故E不变，变大；与电源断开后：Q不变，C同上变大，U、E均变小。例1把一

5、块相对电容率的电介质,放在极板间相距的平行平板电容器的两极板之间.放入之前,两极板的电势差是.保持带电量不变，试求两极板间电介质内的电场强度,极板和电介质的电荷面密度,电介质内的电位移.解9.9静电场中的电介质chsling+++++++++++-----------例2一平行平板电容器充满两层厚度各为和的电介质，它们的相对电容率分别为和,极板面积为.求（1）电容器的电容；（2）当极板上的自由电荷面密度的值为时，两介质分界面上的极化电荷面密度.------++++++++++++------解（1）9.9静电场中的电介质chsling+++++---

6、--+++++++++---------+++++-----（2）9.9静电场中的电介质chsling例3常用的圆柱形电容器，是由半径为的长直圆柱导体和同轴的半径为的薄导体圆筒组成，并在直导体与导体圆筒之间充以相对电容率为的电介质.设直导体和圆筒单位长度上的电荷分别为和.求（1）电介质中的电场强度、电位移；（２）电介质内、外表面的极化电荷面密度；（３）此圆柱形电容器的电容．9.9静电场中的电介质chsling解（1）9.9静电场中的电介质chsling（２）由上题可知9.9静电场中的电介质chsling真空圆柱形电容器电容（３）由（１）可知单位长度电

7、容9.9静电场中的电介质chsling电容器的应用：储能、振荡、滤波、移相、旁路、耦合等。电容器的分类：形状：平行板、柱形、球形电容器等介质：空气、陶瓷、涤纶、云母、电解电容器等用途：储能、振荡、滤波、移相、旁路、耦合电容器等。关于电容器2.5厘米高压电容器(20kV5~21F)(提高功率因数)聚丙烯电容器(单相电机起动和连续运转)陶瓷电容器(20000V1000pF)涤纶电容(250V0.47F)电解电容器(160V470F)12厘米70厘米+++++++++---------一　电容器的电能电容器贮存的电能+9.8电场能量chsling二静

8、电场的能量　能量密度物理意义电场是一种物质，它具有能量.电场空间所存储的能量电场能量密度9.8电场能量chs