静电场中的导体和电介质解析课件.ppt

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1、+++++++++一静电感应静电平衡条件感应电荷++++++++++++++++++++导体内电场强度外电场强度感应电荷电场强度当导体内电场强度为零时，导体内没有电荷的定向运动，这种状态称为静电平衡。++++++静电平衡条件：（1）导体内部任何一点处的电场强度为零；（2）导体表面处的电场强度的方向,都与导体表面垂直.导体内部电势相等导体表面是等势面二、静电平衡时导体的电学性质1、导体是等势体2、导体内无净电荷，电荷只分布于导体外表面上++++++++++结论导体内部无净电荷1）实心导体2）空腔导体空腔内无电荷++++++++++结论电荷

2、分布在外表面上（内表面无电荷）空腔内有电荷电荷分布在表面上内表面上有电荷吗？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）+++++++++++为表面电荷面密度作钱币形高斯面S3、导体表面附近的电场强度与电荷面密度的关系表面电场强度的大小与该表面电荷面密度成正比+++++++++4、导体表面的电荷面密度与表面曲率半径成反比实验表明：导体表面电荷分布与导体形状以及周围环境有关。孤立带电导体曲率半径小处较大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

3、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：尖端放电现象：尖端放电现象的利与弊：1、电风实验++++++++++2、避雷针3、静电除尘4、静电分离5、静电喷涂唐代《炙毂子》一书在记载了这样一件事：汉朝时柏梁殿遭到火灾，一位巫师建议，将一块鱼尾形状的铜瓦放在层顶上，就可以防止雷电所引起的天火。法国旅行家卡勃里欧别·戴马甘兰1688年所著的《中国新事》一书中记有：中国屋脊两头，都有一个仰起的龙头，龙口吐出曲折的金属舌头，伸向天空，舌根连结一根细的铁丝，直通地下。这种奇妙的装置，在发

4、生雷电的时刻就大显神通，若雷电击中了屋宇，电流就会从龙舌沿线睛行至地底，避免雷电击毁建筑物。避雷针中国古代建筑上的如雷装置工作原理在雷雨天气，高楼上空出现带电云层时，避雷针和高楼顶部都被感应上大量电荷，由于避雷针针头是尖的，而静电感应时，导体尖端总是聚集了最多的电荷．这样，避雷针就聚集了大部分电荷．避雷针又与这些带电云层形成了一个电容器，由于它较尖，即这个电容器的两极板正对面积很小，电容也就很小，也就是说它所能容纳的电荷很少．而它又聚集了大部分电荷，所以，当云层上电荷较多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿，成为导体．这样，带电云层

5、与避雷针形成通路，而避雷针又是接地的．避雷针就可以把云层上的电荷导人大地，使其不对高层建筑构成危险，保证了它的安全．现代避雷针的发明—富兰克林三静电屏蔽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接地空腔导体将使外部空间不受空腔内的电场影响.2屏蔽腔内电场++++++++例子：电子仪器、高压设备、屏蔽服一个接地的空腔导体可以隔离内外静电场的影响，这称为静电屏蔽。四电介质的极化无极分子电介质：（氢、氧、氮、氦、甲烷、石蜡等）有极分子电介质：（水、CO、

6、HCl、有机玻璃等）1.无极分子的位移极化无外电场时加上外电场后+++++++极化电荷层两个端面上在外电场作用下电介质出现束缚电荷的现象，称为电介质的极化。2.有极分子的转向极化+++++++++++++++++++++++++++无外电场时电矩取向不同加上外场两端面出现极化电荷层转向外电场电介质极化后会使介质内部的场削弱可以证明：当均匀介质充满场所在的空间或均匀电介质表面为等势面时，则有：++++++------+++++++++++-----------*五电位移矢量介质中的高斯定理电容率有介质时的高斯定理通过闭合曲面的电位移通量（

7、D通量）等于这闭合曲面所包围的自由电荷的代数和。（均匀各相同性介质）电位移矢量有介质时先求注意例6－11计算均匀带电介质球内外的场强分布。设球半径为R，总电荷为q，球内介质的介电常数为，球外充满介电常数为的均匀电介质解（1）在球体内取一点++++++++++++R--------qSrP例6－11计算均匀带电介质球内外的场强分布。设球半径为R，总电荷为q，球内介质的介电常数为，球外充满介电常数为的均匀电介质解（2）在球体外取一点++++++++++++R--------qSrP注意在r=R处，D的量值是连续的，而E的量值却是不连续的。+

8、++++++++++-----------练习一平行平板电容器充满两层厚度各为和的电介质，它们的相对电容率分别为和,极板面积为.求介质内的场强分布------++++++++++++------解五有介质时