静电场中的导体和电介质习题课ppt课件.ppt

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1、静电场中的导体和电介质习题课一、教学要求1.理解导体静电平衡的条件。2.掌握导体达到静电平衡后，导体电荷分布的计算。②导体表面邻近处的场强必定和导体表面垂直。①导体内部场强处处为零或:①导体是等势体。②导体表面是等势面。①导体内处处净电荷为零，②导体表面邻近处的场强，3.掌握有导体存在时的电场分布的计算。计算有导体存在时的静电场分布的基本依据：①导体静电平衡条件；②电荷守恒定律；③高斯定理。对各向同性电介质：4.理解电位移矢量的定义。5.确切理解有电介质的高斯定理，并能利用它求解有电介质存在时具有一定对称性的电场问

2、题。平行板电容器：～静电场有电介质时的高斯定理6.理解电容的定义，掌握汁算简单电容器和电容器组的电容的方法。电容的定义：并联电容器组串联电容器组7.掌握电容器的电能公式并能计算电容器的能量。8.理解电场能量密度的概念并会计算电荷系的静电能。电容器的能量：电场的能量密度：电荷系的静电能：二、讨论题：1.将一个带电+q半径为RB的大导体球B移近一个半径为RA而不带电的小导体球A，试判断下列说法是否正确？并说明理由。(1)B球电势高于A球。对。不带电的导体球A在带电+q的导体球B的电场中，将有感应电荷分布于表面。定性画出

3、电场线，在静电场的电力线方向上电势逐点降低，又由图看出电场线自导体球月指向导体球A，故B球电势高于A球。(2)以无限远为电势零点，A球的电势:UA<0不对。若以无穷远处为电势零点U∞＝0，从图可知A球的电力线伸向无穷远处。所以，UA＞0。对。当r>>RB，必有r>>RA，因为A在B附近，这时可将B球看成点电荷q，A球的感应电荷也可看成点电荷，而A球的感应电荷等量异号，它们在P点产生的场强大小相等方向相反，不必计算。(3)带电的B球在P点的场强大小等于，r为P点距B球球心的距离，且r>>RB。所以，P点的场强：不一定

4、正确。(4)在B球表面附近任一点的场强等于其中：∵导体球B表面附近的场强虽等于但B球表面电荷不一定是均匀分布的。若是均匀分布的，若不是均匀分布的，2.怎样能使导体净电荷为零，而其电势不为零?3.怎样使导体有过剩的正(或负)电荷，而其电势为零？4.怎样使导体有过剩的负电荷，而其电势为正？将不带电的绝缘导体(与地绝缘并与其它任何带电体绝缘)置于某电场中，则该导体有∑q＝0而导体的电势U≠0。将不带电的导体置于负电荷(或正电荷)的电场中，再将该导体接地，然后撤除接地线。则该导体有正电荷(或负电荷)，并且电势为零。将一带少

5、量负电荷-q的导体置于另一正电荷Q(Q>>q)的电场中，由于Q>>q，带负电荷的导体并未明显改变原电场，这时该导体有过剩的负电荷，而其电势为正。举例说明：则导体球电势:PRQO-q设正电荷Q处于O点，将带-q的导体球置于P点，导体球半径为R，如图5.已知无限大均匀带电平板，面电荷密度为，其两侧的场强为/20，这个公式对于有限大的均匀带电面的两侧紧邻处的电场强度也成立。又已知静电平衡的导体表面某处面电荷密度为，在表面外紧靠该处的场强等于/0。为什么前者比后者小一半，说明之。/20/0/206

6、.在一个绝缘的不带电的导体球周围做一同心球面的高斯面，定性讨论将一正电荷q移向高斯面上A点的过程，（1）A点处的场强大小和方向怎样变化？（2）B点处的场强大小和方向怎样变化？（3）过S面的电通量怎样变化？oBAq电通量不变+7.一不接地的球形金属壳不带电，现球心处放一正电荷q1，在球壳外放一点电荷q2，问：（1）q2能否感受q1的场的作用；（2）q1能否感受电场力的作用；（3）q1在球壳内运动，q2能否感受得到？若q1数值变化时又如何？（4）若将球壳接地以上三问的答案又如何？q1q2（1）能（2）不能（3）不能，能

7、（1）不能（2）不能（3）都不能(4)8.如图，在电量为q的点电荷附近，有一细长的圆柱形均匀电介质棒，则由高斯定理：qP可算出P点的电位移矢量的大小：所以，P点场强大小为：讨论以上解法是否正确？为什么？不正确。因为自由电荷是点电荷，介质棒在该电场中极化，极化电荷分布在棒的两端面上，不是对称分布，故不能用高斯定理求出D，也求不出E。～只有当自由电荷及介质分布有一定的对称性，应用高斯定理，使面积分中的能以标量形式提出来，即可求出D。②另一部分高斯面上①高斯面上处处相等再由求出E。选取高斯面S的原则：9.电介质在外电场中

8、极化后，两端出现等量异号电荷，若把它截成两半后分开，再撤去外电场，问这两个半截的电介质上是否带电?为什么?不带电。因为从电介质极化的微观机制看有两类：①非极性分子在外电场中沿电场方向产生感应电偶极矩；②极性分子在外电场中其固有电偶极矩在该电场作用下沿着外电场方向取向。其在外电场中极化的宏观效果是一样的，在电介质的表面上出现的电荷是束缚电荷，这种电荷不象导体中