4 静电场中的电介质

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1、教学基本要求基本概念例题分析第四章静电场中的电介质第四章静电场中的电介质一、教学基本要求:1、了解电介质极化及其微观解释。了解各向同性电介质中的与的联系和区别。2、了解电容器及电容，了解电场能量密度的概念，了解电场的物质性。二、基本概念电介质极化强度矢量电介质中的电场电位移矢量电介质中的高斯定理电容静电场的能量电介质：电阻率很大、导电能力很差的绝缘体称为电介质；电介质分为极性分子和无极性分子两类。电介质放入电场中，介质表面出现极化电荷，反过来影响电场的分布。电极化强度矢量：电介质内部某点附近的单位体积的分子电偶极矩的矢量和，即实验证明

2、，在各向同性的电介质中，,式中，是电介质的相对介电常数，是一个无单位的纯数。为介质中总的电场强度。电介质中的电场：电介质中的场强是自由电荷的场强与极化电荷的场强两者叠加的结果。电位移矢量:由于静止的极化电荷和自由电荷产生的都是静电场。因而静电场的基本定理仍然成立，即由于极化电荷不易求得，应用高斯定理求介质中的电场时遇到困难，为避免在计算中出现与极化电荷有关的项，引入电位移矢量，表示为对于各向同性的均匀电介质，有式中，称为电介质的介电常数。当自由电荷的分布和电介质的形状都具有一定的对称性时，可利用电介质中的高斯定理求出电位移矢量，再由求

3、出电介质中的电场强度，它的优点是不必求。电介质中的高斯定理：电介质中通过任一闭合曲面的电位移通量等于该曲面所包围的自由电荷的代数和。电容：电容是表征导体或导体组储存电荷能力的物理量。电容器的电容：式中，为电容器任意一个极板所带的电量的绝对值；为两导体板间的电势差；电容只与导体本身的形状、大小、相对位置及周围介质有关，与带电多少及是否带电无关。孤立导体的电容:（可认为电容器的另一极板处于无限远时所得的电容）式中，为孤立导体相对于无限远处的电势；孤立导体所带的电量；电容器并联在满足耐压的情况下，增大电容量，且每个电容器两端电压相等，并等于

4、等效电容器的两端的电压。电容器串联可提高耐压能力，且每个电容器的两极板上都带有相同的等量异号电荷，并等于等效电容器两极板上的电荷。静电场的能量:在电荷移动过程中，外力必须做正功。外力做的功转化为电能储存在电场中。孤立导体或电容器储存的电场能量为整个电场空间的总能量为积分区域遍及整个电场所在的空间。带电电容器周围存在静电场。实际上，带电电容器的能量储存在整个电场空间，是电场的能量。单位体积内的能量（能量体密度）为例题11、一空气平行板电容器，充电后把电源断开，这时电容器中储存的能量为W0，然后在两极板之间充满相对介电常数为的各向同性均匀

5、电介质时，则该电容器中储存的能量为[]。(A)(B)(C)(D)例题22、一空气平行板电容器始终与电源相连，这时电容器中储存的能量为W0，然后在两极板之间充满相对介电常数为的各向同性均匀电介质时，则该电容器中储存的能量为[]。(A)(B)(C)(D)例题33、一空气平行板电容器始终与一端电压一定的电源相连，当电容器两极板间为真空时，电场强度为，电位移为，然后在两极板之间充满相对介电常数为的各向同性均匀电介质时，场强度为，电位移为，则[]。(A)(B)(C)(D)例题44、一空气平行板电容器，充电后把电源断开，当电容器两极板间为真空时，

6、电场强度为，电位移为，然后在两极板之间充满相对介电常数为的各向同性均匀电介质时，场强度为，电位移为，则[]。(A)(B)(C)(D)例题55、将一空气平行板电容器接到电源上充电到一定电压下，断开电源，再将一块极板面积相同的金属板平行的插入两极板之间，则由于金属板的插入及其位置的不同，对电容器储能的影响为[]。(A)储能减少，但与金属板相对极板的位置无关；(B)储能减少，但与金属板相对极板的位置有关；(C)储能增加，但与金属板相对极板的位置无关；(D)储能增加，但与金属板相对极板的位置有关。例题66、一个带电量为q，半径为R的薄金属壳里

7、充满了相对介电常数为的均匀电介质，球壳外为真空，则球壳的电势U为[]。(A)(B)(C)0(D)例题77、真空中有一均匀带电导体球，半径为R，所带的电量为Q，则导体球产生的静电场的能量为[]。(A)(B)(C)(D)例题88、如图所示,两个同样的平行板电容器A和B串联后接在电源上，再把电容器B充满相对介电常数为的均匀电介质，则电容器A中的电场强度EA与电容器B中的电场强度EB的变化情况是[]。(A)EA不变，EB增大；(B)EA不变，EB减小；(C)EA减小，EB增大；(D)EA增大，EB减小。AB例题99、分子的正负电荷中心重合的电

8、介质叫做电介质，在外电场作用下，分子的正负电荷中心发生相对位移，形成。非极性分子电偶极子例题1010、空气平行板电容器充电后与电源断开，两板之间用均匀电介质充满，比较充介质前后的，，，。例题1111、带电量为Q0的导体球