《大学物理静电学》PPT课件

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1、三了解静电场是电场能量的携带者，了解电场能量密度的概念，能用能量密度计算电场能量.一了解电介质的极化及其微观机理，了解电位移矢量的概念，以及在各向同性介质中，和电场强度的关系.教学基本要求二了解了解电介质中的高斯定理，并会用它来计算对称电场的电场强度.一电介质：当物体某部分带电以后，电荷只停留在该部分，而不能显著地向其它部分分布。特点：（1）介质中的每个分子或原子内的电子受原子核的束缚很强，导致电子在介质内不能自由移动。（2）每个分子整体呈中性，正负电荷分布在分子占据的整个空间，但我们可以给出一个等效

2、的正电荷中心和负电荷中心。第3节静电场中的电介质+++++++-------二电介质对电容的影响相对电容率相对电容率电容率+++++++-------电容率又称为介电常数三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）++++++------+++++++++++-----------四电极化强度表面极化电荷面密度:电极化强度:分子偶极矩的单位：++++++------+++++++++++-----------五电介质中的电场强度极化电荷与自由电荷的关系电位移矢量

3、（均匀各向同性介质）++++++------+++++++++++-----------电容率有介质时的高斯定理电位移矢量介质中的高斯定理单位:C/m2电位移矢量（任何介质）（均匀各向同性介质介质）有介质时的高斯定理有介质时先求注意利用电位移矢量的高斯定理可以只考虑自由电荷的影响，而忽略电介质的作用。在求得电位移矢量后再利用介质性质求解电场强度等。+++++-----++++----+-电场线电位移线介质中+++++-----真空中电位移线与电场线的区别例1把一块相对电容率的电介质,放

4、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.试求两极板间电介质内的电场强度,电极化强度,极板和电介质的电荷面密度,电介质内的电位移.解方向:由正极板指向负极板方向:与同向+++++++++++-----------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）+++++-----+++++

5、++++---------+++++-----（2）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.电容器长为h求（1）电介质中的电场强度、电位移和极化强度；（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．解（1）方向:沿矢径的方向方向:沿矢径的方向方向:与同向（２）由上问可知内表面:外表面:真空圆柱形电容器电容（３）由（１）可知单位长度电容+++++++++-

6、--------一　电容器的电能电容器贮存的电能+第4节静电场的能量二静电场的能量　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例4如图所示,球形电容器的内、外半径分别为和　，所带电荷为.若在两球壳间充以电容率为的电介质，问此电容器贮存的电场能量为多少？解（球形电容器电容）讨论（1）（2）（孤立导体球贮存的能量）解例5如图圆柱形电容器，中间是空气，空气的击穿场强是，电容器外半径.在空气不被击穿的情况下，内半径可使电容器存储能量最多.（空气）单位长度的电场能量++++--

7、--++++++++________++++----++++++++________例6一个球半径为R，体电荷密度为介质球，介电常数为，体外为真空，试利用电场能量公式求此带电球体系统的静电能。解：例7（1）计算：带电量为Q，半径为R的导体球的静电能.（球外真空）（2）在多大半径的球面内所储存的能量为总能量的一半？解:（1）由高斯定理得方向:沿矢径的方向（2）设离球心R0远的空间范围内所储存的能量是总能量的一半，即：可见：电场越强的地方，储存的能量越多。