静电场中的导体和电介质课件.ppt

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1、第七章静电场中的导体和电介质§7-1导体的静电平衡性质§7-2静电场中的电介质§7-3电容和电容器§7-4静电场的能量§7-1导体的静电平衡性质1．导体的静电平衡1.1导体(b)E=0(c)FE0(a)-e1.2导体的静电平衡过程2.导体静电平衡时的性质电荷：1）导体内部无处处无未抵消的净电荷存在，电荷只分布在导体表面。3）对孤立导体，导体表面曲率越大的地方，电荷密度越大，电场强度也越大，反之越小。导体内部无净电荷证明：2）SenE导体表面电荷面密度与曲率的关系避雷针3.空腔导体3.1腔内无电荷的情况1）

2、腔内的电场强度为零，不管外界的电场怎样。2）电荷只分布在外表面上，内表面处处无电荷。实心导体与空心导体等效3.2腔内有电荷的情况空腔内表面所带电荷与腔内带电体所带电荷的代数和为零。3.3静电屏蔽内屏蔽：外屏蔽：防静电屏蔽袋屏蔽线高压电防护服高压作业解:（1）（2）（3）例7-2两块大导体平板，面积为S，分别带电q1和q2，两板间距远小于板的线度。求平板各表面的电荷密度。2341q1q2BA解：电荷守恒导体板内E=02341q1q2BA作业：6-2、6-7§7-2静电场中的电介质H+H+H+H

3、+C-4无极分子：CH4有极分子：H2OH+H+O--1.1电介质分子中的正负电荷束缚很紧，介质内部几乎没有自由电荷。1.电介质的极化电介质±±±±±±±±±±±±±±±+++E0E0+++++++++E0+++E01.2电介质的极化过程无极分子的位移极化有极分子的转向极化在外电场的作用下，介质表面产生电荷的现象称为电介质的极化。

4、电介质的极化的结果：电介质的极化：2.极化强度与极化电荷描述电介质的极化程度的物理量。（Cm-2）电极化强度为矢量。2.1极化强度设V内各分子电偶极矩都相同：则2.2极化电荷与极化强度的关系极化体电荷与极化强度的关系：只有跨过闭合面边界的分子对闭合面内极化电荷代数和有贡献闭合面内极化电荷代数和等于因极化而穿过闭合面边界的电荷代数和（“穿出”的贡献为正，“穿入”的贡献为负）的负值。极化面电荷与极化强度的关系：PSenP例7-3半径为R的介质球被均匀极化，极化强度为P。求：（1）电介质求表面极化电荷的分布；

5、（2）极化电荷在球心处所激发的场强。解：（1）（2）3.电位移矢量电介质中的高斯定理1.1电位移矢量在静电场中，通过任意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。1.2电介质中的高斯定理线性且各向同性的电介质：一般情况：1.4用高斯定律计算有电介质时的电场强度Rrdr解：（1）（2）（3）rrrRRRR+dR+dR+dDEVOOO(a)(b)(c)D、E、V～r关系曲线作业：6-8、6-10§7-3电容器和电容1.孤立导体的电容单位:C决定于导体的形状、大小及周围的电介质，与导体带电荷无关。

6、2.电容器的电容空腔导体B与其腔内的导体A组成的导体系，叫做电容器，A、B为电容器的两极板，导体A、B相对两表面上所带的等值异号的电荷量为电容器所带的电量。2.1电容器-q+q电容器BA2.2电容器的电容各种电容器计算要点：3.电容器电容的计算2）计算极板间的电势差：1）设电容器带电q，求极板间场强分布：3）由电容器电容定义计算电容：3.1平板电容器的电容+++++++++---------BAOdx3.2球形电容器的电容RBRAOq-qlRARBOq-q3.3圆柱形电容器的电容4.电容器的串联和并联

7、4.1电容器的串联4.2电容器的并联电容器的串联电容器的并联例7-5一平行板电容器，中间有两层厚度分别为d1和d2的电介质，它们的相对介电常数分别为r1和r2，极板面积为S，求该电容器的电容。d1d2xOr2r1q-qAB解：作业：6-13、6-16§7-4静电场的能量1.1点电荷系的静电能rq2q1P1q2q1P2两个点电荷体系：1.电荷系的静电能n个点电荷系：1.2连续分布的电荷系的静电能dq2.电容器的能量+++++++++---------BAF3.电场的能量3.1电场是能量的携带者对

8、平行板电容器电荷系的能量是电荷系各部分电荷之间的相互作用能,而电荷之间是通过电场产生相互作用,所以从场的观点看,电荷系的能量是该电荷系在空间产生的电场的能量。电磁波的传播过程就是电场能量的传输过程。带电系的带电过程，即静电能的存储过程，同时也是空间电场的建立过程。3.2电场的能量的计算空间某点的电场能量密度：电场中某空间范围V内的电场能量：dR1R2AB解:（1）（2）另解：作业：6-18、6-21