导体和电介质静电场能量课件.ppt

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1、+++++++++8-4静电场中的导体和电介质感应电荷一静电感应静电平衡条件1.金属导体电结构在外电场的作用下,自由电子作宏观的定向移动,电荷在导体上重新分布,使导体带电。2.静电感应场强特征（2）导体表面之外紧邻处的场强与该处表面垂直。（1）导体内部场强处处为零;4.导体静电平衡条件3.导体内没有电荷作定向运动,导体处于静电平衡状态8-4静电场中的导体和电介质++++++++++++8-4静电场中的导体和电介质++++++++导体内电场强度外电场强度感应电荷电场强度8-4静电场中的导体和电介质++++++结论:(1)导体内部电势相等5.静

2、电平衡时导体上电势分布2.导体为一等势体(2)导体表面电势相等1.导体表面是等势面8-4静电场中的导体和电介质6静电平衡时导体上电荷的分布++++++++++(1)导体内部无净电荷,电荷分布在表面上.(实心导体)(2)电荷在导体表面上的分布+++++++++导体表面电荷分布与导体形状以及周围环境有关.表面曲率大,电荷面密度大.表面曲率小,电荷面密度小.a空腔内无带电体(无电荷)(3)空腔导体++++++++++电荷分布在外表面上（内表面无电荷）,空腔内无电场,腔内是等势区.b空腔内有电荷空腔内表面因静电感应出现与腔内电荷等值异号的电荷.外表

3、面有与腔内电荷相等的感应电荷（电荷守恒）8-4静电场中的导体和电介质+++++++++++作钱币形高斯面S(2).导体表面电场强度方向：垂直于表面指向外7导体表面附近电场强度与电荷面密度的关系(1).导体表面附近场强处处与表面垂直,导体表面是等势面.(导体静电平衡条件)8-4静电场中的导体和电介质带电导体尖端附近电场最强带电导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，即尖端放电.尖端放电会损耗电能,还会干扰精密测量和对通讯产生危害.然而尖端放电也有很广泛的应用.(3).尖端放电尖端放电现象的利与弊8-4静电场

4、中的导体和电介质<电风实验>++++++++++<避雷针>8-4静电场中的导体和电介质尖端放电现象的利用二静电屏蔽(1)屏蔽外电场外电场空腔导体可以屏蔽外电场,使空腔内物体不受外电场影响.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8-4静电场中的导体和电介质外不影响内,内要影响外,空腔导体接地内外互不影响.++++++++静电屏蔽作用(2)屏蔽腔内电场接地空腔导体将使外部空间不受空腔内的电场影响.接地导体电势为零8-4静电场中的导体和电介质*电视线，高清/高纯数字电视专用线因两根导线（内导体/外屏蔽）对地是不对称的，一

5、根内导体位于另一圆柱外导体的轴心中，故称之为“同轴电缆”。同轴电缆的特点是电磁场基本封闭于外导体之内，能使用于较高频率的场合。外包塑料绝缘层，绝缘层外有铝箔和金属网作屏蔽线。最外层是塑料护套线例有一外半径和内半径的金属球壳，在球壳内放一半径的同心金属球，若使球壳和金属球均带有的正电荷，问两球体上的电荷如何分布？球心的电势为多少？解根据静电平衡的条件求电荷分布作球形高斯面作球形高斯面根据静电平衡条件三、电介质有电介质的静电场在不存在外电场时，如果分子的正负电中心重合，则称为无极分子，如氢、氦)、甲烷等。1.电介质的极化气体、油类、蜡纸、玻璃

6、、云母、橡胶等基本不导电的物体叫电介质.电介质分成无极分子和有极分子.若每个分子的正负电中心不重合，如氯化氢、一氧化碳、水蒸汽等，称为有极分子。有极分子具有电偶极矩。8-4静电场中的导体和电介质将有极分子或无极分子放到外电场中，会发现电介质沿方向在两端出现等量异号电荷，电介质中的电场的大小与的大小也不同，这种现象叫电介质的极化.电介质的极化无极分子的位移极化有极分子的转向极化无极分子放入电场后，在外电场作用下，正负电中心被拉开一定距离，形成电偶极矩，其电偶极矩的方向与外电场方向相同，分子排列的结果为电介质两端出现极化电荷，这种极化现象称为位

7、移极化.无极分子的位移极化有极分子放入外电场后，原来杂乱无章排列的分子电偶极矩受到电场力矩作用而转向与相同的方向，这种极化现象称为转向极化.有极分子的转向极化+++++++++++----------------+++++2介质中场强实验和理论表明电介质内某点的场强为—相对电容率8-4静电场中的导体和电介质+++++++++++----------------+++++电容率3电位移矢量有介质时的高斯定理8-4静电场中的导体和电介质有介质时的高斯定理电位移通量电位移矢量8-4静电场中的导体和电介质作业8.208.218.231.孤立导体：处

8、在真空中的远离其他导体、并且他们之间不发生电的影响的导体。一种理想模型例1.求球形孤立导体的电容.2.孤立导体的电容8-5电容电容器静电场的能量一孤立导体的电容单位定义:地球的电