大学物理,课件,习题资料讲解.ppt

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1、大学物理,课件,习题二、静电场中的电介质1.电介质对电场的影响:2.电介质中的高斯定律电位移矢量在各向同性线性介质中:当均匀介质充满电场全部空间,或分界面是等势面时:三、静电场能量1、电容器能量2、静电场能量(A)F/q0比P点处原先的场强值大(B)F/q0………………………...小(C)F/q0等于原先P点处的场强值(D)无法确定例1带负电的大导体附近P点有试验电荷q0，测得q0受力为F,若电量q0不是足够小，则：-+q0P例2不带电金属球壳内外半径R1和R2,今在球心处放点电荷q,则球壳的电势?q

2、-q+qPrqPr答：E内=0，降低为<0,右，负思考：比较-q,导？例4金属球(+Q),与金属球壳(r1,r2)同心，取为电势零点，则壳内P点的E=____,=_____Qr1r2rP答：：例3负电荷(-q)移近不带电导体A，则该导体内E__,导体电势__.此时若导体接地，则导体上__端___电荷入地。(-q<导<0)+++----qA例5两个金属球(R,r)，相距很远。用长细导线将两球相连并使其带电，求其面电荷密度比R/r:rR解：相连等势体例6半径分别为R1和R2(R2>R

3、1)的两个同心导体薄球壳，分别带有电荷Q1和Q2，今将内球壳用细导线与远处半径为r的导体球相联，如图所示,导体球原来不带电，试求相联后导体球所带电荷q．解：设导体球带电q，取无穷远处为电势零点，则导体球电势内球壳电势：二者等电势，即解得例7如图所示，一封闭的导体壳A内有两个导体B和C．A、C不带电，B带正电，则A、B、C三导体的电势UA、UB、UC的大小关系是(A)UA=UB=UC．(B)UB>UA=UC．(C)UB>UC>UA．(D)UB>UA>UC．(C)例8两个同心薄金属球壳，半径分别为R1和R2(R

4、2>R1)，若分别带上电荷q1和q2，则两者的电势分别为U1和U2(选无穷远处为电势零点)．现用导线将两球壳相连接，则它们的电势为(A)U1．(B)U2．(C)U1+U2．(D)．(B)例9金属球壳(q,R),(1)壳内真空,壳外电介质(),则此球壳的电势1？(2)壳外真空,壳内电介质(),则此球壳的电势2？解:(1)(2)同理qq例10平行板电容器，解：1>当Q不变(充电后断电),则d时,U,E,C,W如何变化？2>当U不变(接上电源),则d时,U,E,C,W如何变化？1>Q不变E不变；2>

5、U不变,d，则E，Q，W=(QU)/2d时，则U，C=(Q/U)，W=(QU)/2例11一平行板电容器，上极板固定，下极板悬空，极板面积为S，间距为d，极板质量为m，问：当电容器两极板间加多大电压时，下极板才能保持平衡？（忽略边缘效应）例12平行板电容器1>当Q不变(充电后断电),插入(r)时,U,E,C,W如何变化?2>当U不变(接上电源),插入(r)时,U,E,C,W如何变化?Cr解：E=(U/d),W=(QU)/22>C=rC0,U不变，故Q=CU1>C=rC0,Q

6、不变，故U=(Q/C),W=(QU)/2,E=U/d(不变)可见:有电介质时，介质内部的E未必都减弱为真空中的(1/r)，要看前提条件是什么！例13两相同电容器C1,C2，串联后与电源相连，C1中插入电介质，则：rC1C2(A)C总(C)U1>U2(B)Q1>Q2(D)W总解:(A)(B)串联，则Q1=Q2=Q，且都(C)Q1=Q2=Q，由U=Q/C，得U1

7、R),现将一半放入油中，(1)C有何变化？(2)上下表面电量是否相等？空气油(1)相当于两半球形电容器并联(2)例16中性金属球(R),距球心r处点电荷(q),求:解：(等势体)+++++++_______1>感应电荷在球心处的场强?此时球心的电势?2>若球接地,则球上净电荷？1>球表面,等量异号q’,2>球接地，则球=O=0+q’-q’球心处:ROrq(P109/4.4)例17平行板电容器一半充满介质，一半为空气，当两极板带上恒定的等量异号电荷时，有一个质点（m、-q）平衡在空气区域中。此后，若把电

8、介质抽去，则该质点如何运动?计1球壳(内径a,外径b,带电Q),内腔有点电荷(q,距球心r)，设=0.求:1>球壳内外表面电荷.3>O点总电势.2>球壳内表面电荷在O处所产生的.qOrab1>内:-q;外：Q+q3>2>方法：已知带电体电势＋电势迭加原理计2单芯电缆,电缆芯半径r1=15mm，铅包皮的内半径r2＝50mm。其间充满电介质(r=2.3)电缆芯与铅包皮间电压U12＝600v,求：长l＝1km