物理讲义-静电场中的导体和电介质.ppt

《物理讲义-静电场中的导体和电介质.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第六章静电场中的导体和电介质常英立2009.10第六章静电场中的导体和电介质§6-1静电场中的导体.1.§6-2电容电容器§6-3静电场中的电介质§6-4电介质中的高斯定理电位移矢量§6-5静电场的能量(ConductorsandDielectricsinElectrostaticField)+++++++++感应电荷一静电平衡条件1静电感应+—在外电场作用下,自由电子做宏观定向移动,电荷在导体上重新分布。§1静电场中的金属导体(1)导体上的电荷重新分布；(2)空间电场重新分布。++++++++导

2、体内电场强度外电场强度感应电荷电场强度—导体内部和表面都没有电荷宏观移动的状态。2.静电平衡3静电平衡条件：（1）导体内部任何一点处的电场强度为零；（2）导体表面处电场强度的方向，都与导体表面垂直.++++++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，必等量异号结论：空腔内无电荷时，电荷分布在外表面,内表面

3、无电荷.与导体是等势体矛盾－＋高斯面++++++++++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表面向外；表面指向导体。证明:S由静电平衡条件，表面附近场强垂直导体表面，3、导体外紧靠导体表面附近的场强导体表面外附近的场强与该处表面的电荷面密度成正比：导体表面电荷分布规律+++++++++孤立导体的电荷面密度与其表面的曲率有关，曲率越大电荷面密度越大。表面突出尖锐部分曲率大,电荷面密度大;表面比较平坦部分曲率小,电荷面密度小;带电导

4、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．尖端放电现象静电感应电晕放电可靠接地带电云避雷针的工作原理++++－－－－－++－+一孤立导体的电容单位：孤立导体带电荷Q与其电势V的比值§2电容电容器注意：C仅由导体本身的形状、大小和决定。例球形孤立导体的电容地球二电容器(带有等值而异号电荷的导体所组成的系统)按形状：柱型、球型、平行板电容器按型式：固定、可变、半可变电容器按介质：空气、塑料、云母、陶瓷等特点：非孤立导体，由两极板组成1电容器分类电容的大小仅与导体的形状、

5、相对位置、其间的电介质有关，与所带电荷量无关.2电容器电容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圆柱形电容器设两圆柱面单位长度上分别带电++++----解平行板电容器电容++++----例3球形电容器的电容设内外球分别带电Q＋＋＋＋＋＋＋＋解孤立导体球电容＋＋＋＋＋＋＋＋若若平板电容器1.串联:2.并联:等效电容电容量增大，各电容器极板上的电势差相等。电容量减小

6、，各电容器极板上带电量绝对值相等。三电容器的并联和串联一、电介质的微观图象有极分子无极分子电介质分子中的电子被原子核束缚很紧，一般不发生宏观运动；几乎无自由电荷。§3静电场中的电介质无外电场时：有极分子介质无极分子介质电中性二、电介质的极化有极分子介质表面出现的电荷称为极化电荷或束缚电荷.合场强取向极化无极分子介质位移极化电介质极化与导体感应的本质区别：（1）极化产生束缚电荷，感应产生自由电荷；（2）平衡时，导体内场强处处为零，但介质内场强虽有削弱，但不为零三电介质对电容的影响相对电容率实验现象：

7、加电介质后，电容器的电势差下降，内部场强减弱，电容增加。其中常数描写介质介电特性的，无量纲（单位）的物理量，称相对电容率，而,其中称电容率。所以:电容器的电容只决定于两极板的形状、大小、相对位置和极板间的电介质的电容率。++++++------+++++++-------+++++++++++-----------四电极化强度：极化电荷面密度：分子电偶极矩：电极化强度-----+++++极化电荷与自由电荷的关系+++++++++++----------------++++++++++++++++-

8、---------------+++++电极化率END+++++++++++----------------+++++电容率§4电位移有介质时的高斯定理有介质时的高斯定理电位移通量电位移矢量介质中高斯定理：任何电场中，通过任意一个闭合曲面的电位移通量等于该面所包围的自由电荷的代数和。引伸：（1）由介质中高斯定理可推出真空中高斯定理；（2）高斯面上任意一点的由空间所有的自由电荷产生,而是指高斯面内的自由电荷。(4)是综合了电场和介质两种性质的物理量。(3)上式适合于各向同性的均匀电介