物理 静电场中的导体和电介质复习.ppt

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1、1本章重点内容：1.导体的静电平衡条件及其性质；典型导体的静电问题的计算.2.电介质的极化现象及微观机理；有电介质时的高斯定理及其应用.3.电容器的电容、电场能量的概念及计算.2掌握导体静电平衡条件及性质，并会分析实际问题：确定电荷分布，求E，V（及相关物理量W，C等）（1）根据导体静电平衡条件直接确定（2）根据电荷分布，求E，V，W，C具体问题：具有高度对称性的带电体一静电场中的导体静电平衡条件静电平衡时电场分布导体内部E内=0导体表面静电平衡时电势分布导体为等势体导体表面为等势面4静电平衡时电荷分布：导体内部无净电荷电荷只分布在导体(内、外)表面空腔内无电荷，电荷只分布

2、在导体外表面空腔内有电荷，内表面带等量异号电荷，外表面增加等量同号电荷++++++++++实心导体P++++++++++空腔导体+qQ+q-q空腔导体5（3）电荷在导体表面上的分布规律一般情况下很复杂（形状、周围情况孤立导体电荷分布由导体的几何条件决定腔内无带电体时（第一类空腔）内表面处处没有电荷；腔内无电场腔内有带电体q时（第二类空腔）电量分布：增加电荷导体空腔7腔内有电场只与腔内带电体及腔内的几何因素有关腔外电场只与腔外带电体及腔外的几何因素有关8静电屏蔽的装置---接地导体壳静电屏蔽：腔内、腔外的场互不影响但为了使壳外电场不受壳电荷数量变化的影响，导体壳必须接地。不论

3、导体壳是否接地，壳内电场都不受壳外电荷位置和数量变化的影响，壳外电场也不受壳内电荷位置变化的影响。9关于接地：意味着（1）（2）壳外无电荷时，电荷为零（3）壳外有电荷时，不完全中和。注意导体接地仅仅意味着电势为零，而不一定是导体上的电荷为零10求解有导体时的静电场遵循的基本原则：1）无论电荷如何重新分布，体系的电荷必须满足电荷守恒定律。2）金属在达到静电平衡时，金属内部的场强必定为零。3）高斯定理。二有介质时高斯定理通过任意封闭曲面的电位移矢量的通量，等于该封闭面所包围的自由电荷的代数和，与极化电荷无关各向同性、线性介质理论地位：描述场的性质，有源无旋不仅适用于介质，也适用

4、于真空。高斯面上任一点D是由空间总的电荷的分布决定的，不能认为只与面内自由电荷有关可以用来计算某些对称性场分布13电位移线及其特点：电位移线——有方向曲线，它满足（1）其切向就是电位移的方向，（2）其密度等于电位移的大小。电位移通量——穿过某一有向曲面的电位移线的条数。由电介质中的高斯定理，我们可以知道：电位移线总是起始于自由正电荷终止于自由的负电荷。14的比较定义：单位：通量：场线：15关于介质的其他知识点1、介质极化机理2、各项通行均匀介质极化电荷只分布在介质表面上3、平行板电容器，球形电容器和圆柱形电容器充满各项同性均匀电介质后，电容增大r倍16三、电容和电容器

5、复习1、孤立导体的电容定义与q、V无关与导体的形状、质有介关ïîïíì=VqC物理意义：使导体每升高单位电势所需的电量反映导体储存电荷的本领反映导体储存能量的本领172、电容器及其电容（1）电容器导体壳B和其腔内的导体A组成的导体系，叫做电容器。电容的定义式18q空腔内表面所带电荷，封闭空腔内电势差与外部电荷无关极板间的电场分布仅由两极板的所带电量q和几何条件（形状、大小、相对位置和介质）决定——静电屏蔽作用任意导体组存在电容，一般不称为电容器——电容受周围导体的影响，不固定。19（1）平行平板电容器++++++------3.几种形状的电容量的电容C正比于极板面积S，反比

6、于极板间隔d。20（2）球形电容器的电容＋＋＋＋＋＋＋＋孤立导体球电容21（3）圆柱形电容器两圆柱面单位长度上分别带电++++----++++----22（4）电介质电容器真空电容器与充满某种均匀电介质时电容器相比r叫做介质的相对相对介电常量（相对电容率），它是表征电介质本身特性的物理量，是一个无量纲的纯数。叫做电介质的电容率，单位与真空电容率相同。234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计算电容的又一种方法：245电容器的并联和串联工厂生产的电容器是系列化的，当遇到所需的电容器在电

7、容的数值或耐压能力方面不能满足要求时，可以把几个电容器并联或串联起来使用电容器的性能指标耐压，指电容器工作时所能承受的电压值。电容量：电容器的电容值。25(1)电容器的串联电容器串联的物理实质相当于增加了极板的间距。26(2)电容器并联其物理实质相当于增加了电容器的极板面积。四静电场的能量（1）（2）电容器能量（3）功能转换讨论1图示一均匀带电+Q，半径R的导体球，在导体内部一点A，球表面附近一点B(与球心距离为r）的电场强度为多少？电势为多少？若移来一导体+q，则此时A，B的电场强度又为多大？A的电势为多少？引入