一孤立导体的电容演示教学.ppt

《一孤立导体的电容演示教学.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、一孤立导体的电容二、电容器的电容问题：当导体周围有其它导体存在时，导体的电容会变化吗？q++++++++++---由于电荷和电场分布的改变，根据电势定义导体的电势发生变化，所以电容也改变。电容器可以消除周围其它导体的影响。+q-q电容器：两个带有等值异号电荷的导体组成的系统。定义电容器的电容实验证明C的大小与两导体的大小和形状以及它们的相对位置有关。设极板所带电荷为q,电荷将分布在极板内表面，极板内场强1.平行板电容器极板外侧的场强为零。则电容器的电容与极板所带电量无关,只与电容器的几何结构有关。2.圆柱形电容器---两同轴圆柱面构成设内外柱面带有电荷分别为+q和-q，

2、两柱面间距轴线为r处的场强大小为+q-q3.球形电容器---两同心球壳构成设内外球壳分别带有电荷+q和-q，则球壳间场强孤立导体可认为它与无限远处的另一导体组成一个电容器，这个电容器的电容即为孤立导体的电容。上式令RB→∞,得导体球的电容各电容器上的电压相等三.电容器的并联和串联并联:电容器组总电量q为各电容所带电量之和串联:各电容器的电量相等，即为电容器组的总电量q,总电压为各电容器电压之和并联和串联的作用：并联时等效电容等于各电容器电容之和，利用并联可获得较大的电容。串联时等效电容的倒数等于各电容器电容的倒数之和，因而它比每一电容器的电容小,但电容器组的耐压能力提高。

3、电介质：内部几乎没有可以自由运动电荷的物体。又称为绝缘体。1.无极分子电介质：无外电场时分子的正负电荷中心重合。甲烷CH4§13-613-7静电场中的电介质一、电介质及其分类2.有极分子电介质：无外电场时分子正负电荷中心不重合,呈现电偶极子性质.水H2O具有固有电矩的分子称为有极分子。电偶极矩（电矩）+q-q二、电介质的极化在外电场的作用下，介质表面呈现带电的性质，称为极化现象。介质表面电荷称为极化电荷或束缚电荷。电偶极矩1.无极分子介质的极化2.有极分子介质的极化有极分子的极化是由于分子电偶极子在外电场的作用下发生转向的结果。无极分子的极化是由于分子中的正负电荷中心在外

4、电场作用下发生相对位移的结果。三、电介质对电场的影响极化电荷激发的电场，使介质内外的电场分布发生变化。介质内场强减弱。1.介质极化对电场的影响--++与的方向相反，且，则介质中某点的场强，是由外电场和极化电荷电场叠加而成的，以充满各向同性的均匀电介质的平板电容器为例：2.相对介电系数和介电系数（电容率）定义相对介电系数则越大，E越小，电介质极化越强。的值见表13-1（P.389)以充满介质的平板电容器为例：定义介电系数没有介质时场强充满介质时场强所以在有介质时，只要把ε0改为ε。例如充满介质时的电容又例如带电球面外充满介质时，球外场强：q3.极化电荷的面密度以平板电容器为

5、例：即得说明：这不是一个普适的公式。其成立的条件是：各向同性的均匀电介质充满电场空间，或电介质的表面是等势面。即s以平板电容器为例,作如图所示圆柱形高斯面，则而一、有介质时的高斯定理§13-8有介质时的高斯定理电位移矢量有介质存在时高斯定理的一般表达式为得包含了自由电荷和束缚电荷。从自由电荷计算电场强度通量，可避免计算束缚电荷，束缚电荷对电场强度通量的影响体现在ε0改为ε。只包含自由电荷。说明：定义电位移矢量：二、用电位移矢量表示高斯定理（有介质）（无介质）2.电位移通量只与闭合曲面所包围的自由电荷有关。说明：1.电位移矢量是一个辅助物理量，没有明显的物理意义，它使表达显

6、得简洁。高斯定理：静电场中任一闭合曲面的电位移通量，等于该闭合曲面所包围的自由电荷的代数和。线线3.类似电场线，可引入电位移线来描述电场。例:半径为R的金属球带有正电荷q0,置于一体积很大的均匀电介质中(相对介电常数为r)，求(1)球外的电场分布；(2)球与介质交界处极化电荷的电量和面电荷密度。解:(1)电场分布具有球对称性，取半径为r同心球面S为高斯面，rS方向沿径向向外。电介质中的电场分布为方向沿径向向外。球内场强为零。说明：由于电介质可视为充满电场空间，可直接得球外的电场强度（2）设交界处介质极化电荷为q’,++++++++----q’r对半径为r的高斯面，则得上

7、式两边同除以4πR2,得极化电荷的面电荷密度q’与q0反号，为负电荷，且数值小于q0。说明：由于电介质可视为充满电场空间，可直接得出上式。例：如图，导体球带有电荷Q,球外有一均匀电介质同心球壳，相对介电系数为εr,求电场的分布和导体球的电势。RR1R2Q++++++解：电场分布具有对称性，方向沿径向。设任意一点P离球心距离为r,Pr----++++如图，作三个同心球面为高斯面，分别应用高斯定理。RR1R2Q++++++Pr----++++对这些高斯面均有高斯面不在介质内，则RR1R2Q++++++Pr----++++高斯面位于