11--4、介质中的高斯定理.ppt

《11--4、介质中的高斯定理.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第三节静电场中的电介质电介质就是绝缘体。特点：电介质内无自由电荷。一、电介质的极化将电介质放入电场，表面出现极化电荷——介质的极化。外场极化场介质内部的场极化场E’削弱外场E0但不能抵消外场。二、极化的微观机制1.无极分子正负电荷中心重合-+正电荷集中的等效点称为“分子的正电荷中心”负电荷集中的等效点称为“分子的负电荷中心”位移极化：正负电荷中心拉开，形成电偶极子。介质表面出现极化电荷。正负电荷中心不重合，无E0时分子呈现极性。介质中的电偶极子排列杂乱,宏观不显极性。转向极化：电偶极子在外场作用下发生转向。2.有极分子在介质表面产生极化电荷。注意1.真空中P=0，真空中无电介质。2.导

2、体内P=0，导体内不存在电偶极子。三、极化强度描写电介质极化程度的物理量。定义：单位体积内的电偶极矩矢量和。四、电极化强度与束缚面电荷以平行板电容器中充有各向同性均匀介质为例面电荷密度等于电极化强度在电介质外法线方向的分量大小：单位：库仑/米2概念检测各向同性均匀电介质在静电场中被极化，（1）其微观机制是分子的位移极化或取向极化（2）电介质表面上会产生可以自由移动的电荷（3）在电介质内部各处仍然是电中性的（4）电介质内部的电场为零（5）电极化强度矢量具有电荷面密度的单位上面论述正确的有：A.（1）,（2）,（3）B.（1）,（3）,（4）C.（1）,（3）,（5）D.（1）,（5）E.

3、（2）,（4）F.（3）,（5）只研究各向同性均匀电介质。结论1外场为极化电荷场电介质内部的场考虑平行板电容器五、电介质的极化规律电介质内场强是外场的1/r倍。结论2’与0的关系真空中导体中结论3P与E的关系由和令为电极化率。1-=reEP0e=无介质充满介质结论4充满各向同性的均匀电介质的电容器平行板电容器为例充满电介质电介质的极化规律第四节有介质时的高斯定理令：平行板电容器为例ΔS电位移矢量D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曲面包围的“自由电荷”的代数和。电位移矢量与场强的关系：1）是一个辅助量，既包含场强，又包含极化强度，是综合反映电场

4、和电介质两种性质的物理量。场的基本量仍是场强2）对各向同性的介质：3）的单位为库仑/米2线上每一点的切线方向为该点电位移矢量的方向4）电位移线：D线起始于正自由电荷终止于负自由电荷，与束缚电荷无关。E线起始于正电荷终止于负电荷，包括自由电荷和束缚电荷。介电常数相对介电常数线电位移线起于正自由电荷（或无穷远）止于负自由电荷（或无穷远）。在无自由电荷的地方不中断。线介质球介质球线线线线概念检测下面论述错误的是：A.电位移线只出现在有电介质的空间B.高斯面的D通量仅与面内自由电荷有关C.静电场中的电位移线起自正自由电荷，止于负自由电荷，不形成闭合线，不中断D.在均匀电介质中，电位移矢量与电场

5、强度同方向C概念检测两平行金属板始终与端电压一定的电源相联。当两金属板间为真空时，电场强度大小为E0，电位移大小为D0；而当两极板间充满相对介电常量为εr的各向同性均匀电介质时，电场强度大小为E，电位移大小为D。则有关系介质中高斯定理的解题思路与应用1.由求D2.由求E3.由求P4.由求’由求P例）一平行板电容器，充满电极化率为的各向同性的介质。金属板充有等量异性的自由电荷。电荷密度为0，求介质中的场强。解：作高斯面：’-’+++++++++++++++++++++-------+++++++++++++0-0S+++++++++++++++++++++-------+++

6、++++++++++2-21-1例11.7一个平行板电容器的两个极板上带电分别为+σ0和-σ0，板间为真空，电压V0=300V，保持两极上电量不变，将板间一半空间充以εr=5的电介质，求板间电压变为多少？电介质两表面的束缚面电荷密度多大？解：上半部下半部+++++++++++++++++++++-------+++++++++++++2-21-1板间电压电介质表面的束缚面电荷密度例11.8设无限长同轴电缆的芯线半径为R1，外皮的内半径为R2。芯线与外皮之间充入两层绝缘的均匀电介质，其相对电容率分别为εr1和εr2，两层电介质的分界面的半径为R，求单位长度电缆的电容。RR

7、1R2εr1εr2解：E和D的分布具有柱对称性单位长度电缆的电容：一、电容器贮存能量电容器带电可看成从一个极板移动电荷到另一个极板，外力作功使电容器带电。移动dq作的元功极板带电量从0到Q作功第11.5节静电场的能量外力作功等于电容器能量增量为电容器能量，单位：焦耳，J。极板带电量从0到Q作功+++++++++++++++++++++Ad+++++++++++++B-------Sq-q电容器储存的能量此式表明电能储存于电场之中二、电能定域于电