大学物理第11章.ppt

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1、第11章静电场中导体和电介质导体导电性能很好的材料电介质（绝缘体）导电性能很差的材料半导体导电性能介于导体和-绝缘体之间的材料（各种金属、电解质溶液）（云母、胶木等）金属导体的电结构（1）有大量作无规则热运动的自由移动的自由电子。（2）正离子(原子实)以一定方式有规则排列成晶格点阵。（3）导体不带电或未受外电场作用时，宏观上正负电荷均匀分布，导体任何部分均呈电中性。（4）没有电荷的定向运动，只有电子的无规则热运动。+++++++++感应电荷一静电平衡条件1静电感应+§11.1静电场中的导体++++++++2静电平衡静电平衡条件：（1）导体内部任何一点处的电场强度为零；

2、（2）导体表面处电场强度的方向，都与导体表面垂直.导体内各点电势相等推论：导体为等势体++++++++++++导体表面为等势面推论：导体为等势体导体内各点电势相等二静电平衡时导体上电荷的分布++++++++++结论：导体内部无净电荷，电荷只分布在导体表面.1实心导体高斯面2空腔导体空腔内无电荷时电荷分布在表面内表面？外表面？高斯面若内表面带电：结论：空腔内无电荷时，电荷分布在外表面,内表面无电荷.与导体是等势体矛盾－＋高斯面++++++++++必等量异号空腔内有电荷时结论:空腔内有电荷+q时，空腔内表面有感应电荷-q，外表面有感应电荷+q．+高斯面qq-q作扁圆柱形高

3、斯面3导体表面附近场强与电荷面密度的关系+++++++S4导体表面电荷分布规律+++++++++带电导体尖端附近的电场特别大，可使尖端附近的空气发生电离而成为导体产生放电现象．尖端放电现象<电风实验>++++++++++静电感应电云放电可靠接地带电云避雷针的工作原理++++－－－－－++－+三静电屏蔽1屏蔽外电场用空腔导体屏蔽外电场屏蔽内电场++++++++接地空腔导体屏蔽内电场P376例11.1.1P377例11.1.2P377例11.1.3例有一外半径R1=10cm，内半径R2=7cm的金属球壳，在球壳中放一半径R3=5cm的同心金属球，若使球壳和球均带有

4、q=10-8C的正电荷，问两球体上的电荷如何分布？球心电势为多少？解作球形高斯面作球形高斯面R1=10cm，R2=7cmR3=5cm，q=10-8C一电介质对电场的影响相对介电常数相对介电常数介电常数+++++++-------+++++++-------§11.2静电场中的电介质二电介质的极化无极分子：位移极化（氢、甲烷、石蜡等）有极分子：取向极化（水、有机玻璃等）电介质在均匀电介质中垂直于场强的表面上有一定量的极化面电荷，极化电荷的面密度与外场强的大小成正比+++++++++++-----------三电极化强度（描述电介质的极化强度和极化方向）：极化电荷面密度

5、：分子电偶极矩：电极化强度（方向与外电场强度一致）-----+++++（电极化强度与介质表面垂直时）四极化电荷与自由电荷的关系+++++++++++----------------++++++++++++++++----------------+++++电极化率四电位移和有介质时的高斯定理+++++++++++----------------+++++介电常数有介质时的高斯定理电位移通量电位移矢量介质中静电场的安培环路定理P386例11.2.3P387例11.2.4例图中是由半径为R1的长直圆柱导体和同轴的半径为R2的薄导体圆筒组成，其间充以相对介电常数为r的均匀

6、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、电位移和极化强度；(2)电介质内外表面的极化电荷面密度.解(1)做一底面半径为r，长度为l的高斯面rr(2)电介质内外表面的极化电荷面密度.由真空中的高斯定理：r由介质中的高斯定理：由真空中的高斯定理：r由真空中的高斯定理：作业11.3.10一孤立导体的电容单位：孤立导体带电荷Q与其电势U的比值§11.3电容器和电容例球形孤立导体的电容地球P388例11.3.1二电容器按形状：柱型、球型、平行板电容器按型式：固定、可变电容器按介质：空气、塑料、云母、陶瓷等特点：非孤立导体，由两极板组成

7、1电容器分类电容的大小仅与导体的形状、相对位置、其间的电介质有关，与所带电荷量无关.2电容器的电容在电路图中，电容器的符号表示3电容器电容的计算（1）设两极板分别带电Q（3）求两极板间的电势差U步骤（4）由C=Q/U求C（2）求两极板间的电场强度例1平行平板电容器解++++++------例2（真空）圆柱形电容器设两圆柱面单位长度上分别带电++++----解例3（真空）球形电容器的电容设内外球带分别带电Q＋＋＋＋＋＋＋＋解孤立导体球电容＋＋＋＋＋＋＋＋设两金属线的电荷线密度为例4两半径为R的平行长直导线，中心间距为d，且dR,求单位长度的