第8章 静电场中地导体与电介质.doc

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1、第八章静电场中的导体与电介质问题8-1有人说：“某一高压输电线的电压有，因此你不可与之接触”。这句话是对还是不对？维修工人在高压输电线路上是如何工作的？解这种说法不正确，可以利用空腔导体的静电屏蔽原理，使维修工人穿上导电性能良好的屏蔽服，电场不会深入到人体，从而可以保证维修工人的安全。8-2将一个带电小金属球与一个不带电的大金属球相接触，小球上的电荷会全部转移到大球上去吗？解不会。带电小金属球与不带电的大金属球相接触后会达到静电平衡，部电场强度为零。若小球上的电荷全部转移到大球上去，则两球组成的整体部电场强度不可能为零。8-3在高压电器设备周围，常围上

2、一接地的金属栅网，以保证栅网外的人安全，试说明其道理。解这是利用空腔导体的静电屏蔽作用。金属栅网就是一个金属壳体，将栅网接地，栅网外部将不受栅网部电场的影响。8-4在绝缘支柱上放置一闭和的金属球壳，球壳有一人，当球壳带电并且电荷越来越多时，他观察到的球壳表面的电荷面密度、球壳的场强是怎样的？当一个带有跟球壳相异电荷的巨大带电体移近球壳时，此人又将观察到什么现象？此人处在球壳是否安全？解带电金属球壳由于静电平衡，电荷分布于球壳表面，当电荷越多，球壳表面的电荷面密度增大，球壳场强为零。当带有异号电荷的巨大带电体移近球壳时，会发生放电现象，由于静电屏蔽作用，

3、球壳空间电场不受外部空间场强的影响，所以人处于球壳不会有危险。8-5电介质的极化现象和导体的静电感应现象有些什么区别？解导体的静电感应现象是在外电场作用下导体中的自由电荷作定向运动而使自由电荷重新分布；电介质的极化现象是在外电场的作用下介质表面产生极化电荷。二者有着实质的区别，静电感应所产生的电荷是导体部的自由电荷，而极化现象中出现在介质表面上的电荷则是束缚电荷；而且它们形成的方式也不同，静电感应是导体部自由电荷的运动，而极化实质是电介质部电偶极矩的产生。8-6在下列情况下，平行平板电容器的电势差、电荷、电场强度和所贮的能量将如何变化。（1）断开电源，

4、并使极板间距加倍，此时极板间为真空；（2）断开电源，并使极板间充满相对电容率的油；（3）保持电源与电容器两极相连，使极板间距加倍，此时极板间为真空；（4）保持电源与电容器两极相连，使极板间充满相对电容率的油。解设最初平行平板电容器的电容为、电势差为、电荷为、电场强度为、所贮的能量为，我们可以根据、、、等来判断不同情况下各物理量的变化.（1）断开电源，极板间距加倍即变为，电荷不变，电场强度不变，电势差，所贮的能量增为.（2）断开电源，并使极板间充满相对电容率的油，电荷不变，电场强度减为，电势差减少为，所贮的能量减少为.（3）保持电源与电容器两极相连，使极

5、板间距加倍，极板间为真空，电容器电容变为原来的一半，电势差不变，电荷减少为原来的一半，电场强度减少为原来的一半，所贮的能量也减少为原来的一半.（4）保持电源与电容器两极相连，极板间充满相对电容率的油，电容器的电容为原来的倍，即，电势差不变，电荷增为原来的倍，所贮的能量增加为原来的倍.8-7一平行板电容器被一电源充电后，将电源断开，然后将一厚度为两极板间距一半的金属板放在两极板之间，试问下述各量如何变化？（1）电容；（2）极板上面电荷；（3）极板上的电势差；（4）极板间的电场强度；（5）电场的能量。解设极板间距为，断开电源后电容器带电为，插入金属板达到静

6、电平衡后，金属板与电容器极板相对应的两表面分别带上大小为的异种感应电荷。此时的电容器可以看作是两个带电为、间距为的平行板电容器的串联。则插入金属板后的电容为，即为原来的两倍；极板上电荷不变；极板上的电势差为原来的；极板除金属板电场强度为零，剩余空间场强不变；电场能量减少为原来的.8-8如果圆柱形电容器的半径增大，使两柱面之间的距离减为原来的一半，此电容器的电容是否增大为原来的两倍？解不是.圆柱形电容器电容,其中为外半径，为半径，设两柱面间距为，即，当两柱面之间的距离减为原来的一半，即，此时.8-9（1）一个带电的金属球壳里充满了均匀电介质，外面是真空，

7、此球壳的电势是否等于？为什么？（2）若球壳为真空，球壳外是无限大均匀电介质，这时球壳的电势为多少？为球壳上的自由电荷，为球壳半径，为介质的相对电容率。解（1）此时球壳的电势等于；（2）若均匀电介质充满球壳外空间，球壳电势为.8-10把两个电容各为和的电容器串联后进行充电，然后断开电源，把它们改成并联，问它们的电能是增加还是减少？为什么？解两电容器串联后电容器等效电容为，小于之前两电容器的电容，并联后两电容器的等效电容为，大于之前电容器的电容，可见两电容器并联后的等效电容大于串联后的等效电容，又因为充电后断开电源，串联与并联的两种情况电容器电荷总量不变，

8、由可知，改为并联之后电能减少。习题8-1一真空二极管，其主要构件是一个半径的圆柱型阴极和一个套