静电场中的电介质ppt课件.ppt

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1、静电场——静电场中的电介质十一静电场中的电介质1.金属和电介质的区别金属：内部有自由电子，当金属在外电场中达到静电平衡时内部场强为零。电介质：内部没有自由电子，当电介质在外电场中达到静电平衡时内部场强一般不为零。(1)无极分子：（氢、甲烷、石蜡等）2.电介质的极化⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+在外电场的作用下电介质出现极化电荷的现象称为电介质的极化。无极分子电介质的极化主要是由于无极分子正负电荷的中心发生相对位移引起的，因此也称为位移极化。无极分子电介质在外电场中的极化无机分子电介质：由大量无极分子组成的电介

2、质，如氢、氮、石蜡等。极化电荷束缚电荷（2）有极分子：（水、有机玻璃等）-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+由于分子电偶极矩发生转向而引起的极化称为取向极化。有极分子电介质在外电场中的极化（3）电介质中的场强的方向与的方向相同。通常束缚电荷的数目比较少，因此附加电场比外电场小得多。实验发现这三个场强的数值关系：---：电介质的相对电容率（相对介电常数）：真空电容率（真空介电常数）：电介质的(绝对)电容率（绝对介电常数）真空（空气）其它电介质：3.电极化强度：每个分子的电偶极矩定义：电极化强度

3、表示单位体积内所有分子电偶极矩的矢量和。单位：没有外电场时，电极化强度为零；在外电场中，外电场越大，电极化强度越大；反之，外电场越小，电极化强度越小。所以电极化强度反映了电介质的极化程度。+++++++++++----------------+++++：极化电荷面密度：自由电荷面密度大小：方向：与一致。4.极化强度与极化电荷面密度的关系5.极化电荷与自由电荷的关系①同理代入①式，有+++++++++++----------------++++++++++++++++----------------+++++S+++++++++++----------

4、------+++++S将代入有令电极化率6.极化强度与介质中场强的关系+++++++++++----------------+++++7.电位移有电介质时的高斯定理将代入高斯面包围自由电荷的代数和电位移通量电位移矢量介质中的高斯定理：通过闭合曲面的电位移通量等于闭合曲面包围的自由电荷的代数和。单位:例1：在半径为R1，长度为L的均匀带电空心金属棒外，同轴的包围一层内、外半径分别为R2和R3的圆柱形均匀电介质层，其相对电容率为r.设金属棒上轴向单位长度上的电荷为.求：(1)电场强度的分布；(2)若规定金属棒电势为零，求电介质外表面的电势.解(1)

5、场强分布同理(2)取金属棒电势例2：在半径为R1的金属球之外包有一层外半径为R2的均匀电介质球壳，介质相对介电常数为，金属球带电Q，试求：(1)电介质内、外的场强；(2)电介质层内、外的电势；(3)金属球的电势。R1R2R1R2解：（1）求场强介质内介质外R1R2R1R2（2）求电势取无穷远处为势能零点介质外介质内(3)求金属球的电势R1R2：介质中的场强：真空中的场强1.点电荷（或均匀带电球面外或球体外）被电介质包围介质中场强与真空中场强关系的应用2.无限大均匀带电平面的电场3.平板电容器内的电场4.无限长均匀带电直导线（圆柱外）的电场8.电介质对

6、电容的影响(1)平板电容器+Q-QABSd2.圆柱形电容器两极板之间充满相对电容率为的电介质，则3.球形电容器两极板之间充满相对电容率为的电介质，则例1：一平板电容器，其极板面积为S，间距为d，中间有两层厚度各为d1和d2，且d1+d2=d，相对介电常数分别为和的电介质层，求电容C。dd1d2解：给电容器充电，使两极板分别带上+Q0和-Q0的电量电势差推广9-25,26(1)(3),28Homework