大学物理 少学时 第3版 教学课件 作者 张宇 第07章 静电场04 静电场中的导体.ppt

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1、第七章静电场7.1电荷库仑定律7.2电场电场强度7.3真空中的高斯定理7.4电势7.5静电场中的导体电容7.6电介质对电场的影响7.7静电场的能量1+++++一、静电场中的导体§7.5静电场中的导体电容1.静电感应++++感应电荷2++++++++导体内电场强度外电场强度感应电荷电场强度3静电平衡的导体的内部处处净电荷为零，净电荷只分布在导体表面．a.实心导体b.有空腔导体空腔内无电荷内表面上有电荷吗？二、静电平衡时导体上电荷的分布4若内表面带电所以内表面不带电++--++++++++++矛盾导

2、体是等势体空腔内有电荷内表面上有电荷吗？结论当空腔内有电荷时,内表面因静电感应出现等值异号的电荷，外表面有感应电荷（电荷守恒）52．导体表面处的场强处处与表面垂直，其大小3.电荷密度与曲率有关---尖端放电+++++++++++作钱币形高斯面S6荧光质导电膜+高压场离子显微镜(FIM)金属尖端的强电场的应用一例接真空泵或充氦气设备金属尖端接地原理：样品制成针尖形状，针尖与荧光膜之间加高压，样品附近极强的电场使吸附在表面的原子电离，氦离子沿电力线运动，撞击荧光膜引起发光，从而获得样品表面的图象。7

3、２导体壳接地屏蔽内电场4.导体壳屏蔽外电场外电场这时,整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等.空腔导体屏蔽外电场接地空腔导体将使外部空间不受空腔内的电场影响.问：空间各部分的电场强度如何分布？接地导体电势为零++++++++8静电屏蔽的应用9例1.二平行等大的导体板，面积S的线度比板的厚度，两板间的距离大很多，(可看成是无限大导体板)，两板分别带电Q1、Q2，求两板各表面的电荷分布。Q1Q21234电荷守恒：静电平衡条件：当时，当时，当时，10三、电容电容器例如：孤立的导体球的电容单位：法

4、拉（F）若是地球大小，,则——很小！1.孤立导体的电容112.电容器电容器的电容电容器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。电容器由两个导体极板构成，串接在电路中，彼此带有等量异号的电荷。++++++------AB以符号表示。121.平板电容器++++++------两带电平板间的电场强度两带电平板间的电势差平板电容器电容四、电容器电容的计算132.圆柱形电容器++++----设两导体圆柱面单位长度上分别带电143.球形电容器的电容球形电容器由半径分别为　和　

5、的两同心导体球壳组成。设内球带正电（　　），外球带负电（　　）。＋＋＋＋＋＋＋＋*若？选讲15第七章静电场7.1电荷库仑定律7.2电场电场强度7.3真空中的高斯定理7.4电势7.5静电场中的导体电容7.6电介质对电场的影响7.7静电场的能量16+++++++-------相对电容率电容率+++++++-------电容率又称为介电常数§7.6电介质对电场的影响在很强的电场中，电介质的绝缘性能遭到破坏，变成“导体”，这个过程称为“击穿”。电介质不被击穿所能承受的最强的电场强度称为“绝缘强度”。17

6、一、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）电介质因极化而出现的电荷不能自由移动，也不能通过接地等方式将其引离电介质，称为极化电荷(束缚电荷)。电介质在外电场的作用下，在电介质的两表面上出现了异种电荷的现象称为电介质的极化。+_+_有极分子（H2O）无极分子（CH4）1.有极分子和无极分子18（1）无极分子的位移极化时,电矩时,电矩（2）有极分子的转向极化（正负电荷中心不重合）时不规则排列,不显电性也有位移极化，但转向极化占主要地位．2.极化的微观机制1

7、9极化强度和极化电荷１．极化强度单位体积内分子电偶极矩的矢量和．单位:库仑／米２２．极化电荷１）在均匀介质中２）非均匀介质中表面有极化电荷介质内部也有极化电荷ｑ’选讲203．各向同性线性电介质极化规律其它电介质:1)线性各向异性电介质2)铁电体(铁磁体)3)永电体或驻极体(永磁体)4)压电体---压电效应电致伸缩效应当均匀电介质充满整个场时++++++------+++++++++++-----------极化率21二、有介质时的高斯定理++++++------+++++++++++----

8、-------S1高斯面根据真空中高斯定理，可得令——电介质的相对电容率，或相对介电常数上式改写为若定义电位移矢量可以证明，此结论在一般情况下依然成立，即如果面S内的自由电荷是连续分布通过电场中任意一个闭合曲面的电位移通量，等于此闭合面所包围自由电荷的代数和。——有介质时的静电场的高斯定理22例1.点电荷q周围空间充满各向同性的无限大均匀电介质，相对电容率为εr，求电场分布。解：以点电荷为球心以r为半径作球面高斯面。所以距点电荷距离为r处的电场强度为23第七章静电场7.1电荷库仑定律7.2电场电