导体和电介质中的静电场学习资料.ppt

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1、导体和电介质中的静电场E=01、在静电平衡下，导体所带的电荷只能分布在导体的外表面，导体内部没有净电荷。S导体内部没有净电荷(netcharge)，电荷只能分布在导体外表面。++++++++++++++++++++静电平衡时导体上的电荷分布为什么不能S内的正电荷与负电荷都存在？2.处于静电平衡的导体，其表面上各点的电荷密度与表面邻近处场强的大小成正比。高斯定理：△SE导体3.静电平衡下的孤立导体，其表面处面电荷密度与该处表面曲率有关，曲率(1/R)越大的地方电荷密度也越大，曲率越小的地方电荷密度也小。空腔导体1．腔内无带电体电荷分布在导体外表面，导体内部

2、和内表面没净电荷。结论：E=0S2.腔内有带电体在静电平衡下，电荷分布在导体内、外两个表面，其中内表面的电荷是空腔内带电体的感应电荷，与腔内带电体的电荷等量异号。结论：静电屏蔽1、空腔导体，腔内没有电荷空腔导体起到屏蔽外电场的作用。接地的空腔导体可以屏蔽内、外电场的影响。2、空腔导体，腔内存在电荷腔内电场要影响腔外。BAq1q2例2.两块大导体平板，面积为S，分别带电q1和q2，两极板间距远小于平板的线度。求平板各表面的电荷密度。解：电荷守恒：由静电平衡条件，导体板内E=02341RRqO例3.在一个接地的金属球附近有一个电量为q（q>0）的点电荷

3、。已知球的半径为R，点电荷与球心距离为d=2R。求金属球面上感应电荷的总电量q’。解：--------点电荷q在球心O处的电势：感应电荷在球心O处的电势：电阻率很大，导电能力很差的物质。即绝缘体。分子中的正负电荷束缚的很紧，介质内部几乎没有自由电荷。电介质的特点：电介质：§6-2静电场中的电介质定义电位移矢量：介质中的高斯定理：在任何静电场中，通过任意闭合曲面的电位移通量等于该曲面所包围的自由电荷的代数和。例4、自由电荷面密度为0的平行板电容器，其极化电荷面密度为多少？+0-0-´+´解：D由介质中的高斯定理电容器电容器：一种储存电能的元件。由电

4、介质隔开的两块任意形状导体组合而成。两导体称为电容器的极板。电容器的符号：电容器电容：极板电量q与极板间电势差VAB之比值。电容器的计算1、平板电容器d+++++-----BA-q+qES电容：：相对电容率2.球形电容器RARB当（孤立导体球的电容）当RARB3.圆柱形电容器由高斯定理计算得：lr电容器的联接1.电容器的串联C1C2CnVAB设各电荷带电量为q串联电容器的等效电容的倒数等于各电容的倒数之和。结论：…等效电容：2.电容器的并联C1C2C3VAB总电量：等效电容：并联电容器的等效电容等于个电容器电容之和。结论：…d1d2例5.一平行板电容器，中

5、间有两层厚度分别为d1和d2的电介质，它们的相对介电常数分别为r1和r2，极板面积为S。求电容。解：例6.一平行板电容器充以两种不同的介质，每种介质各占一半体积。求其电容量。解：点电荷系统的相互作用能：式中Vi表示除第i个点电荷以外的所有其它点电荷的电场在所qi在处的总电势。连续分布带电体的电能：电容器的能量-q+qVAB++dq因为所以电场的能量电能是储存在（定域在）电场中电容器体积：V=Sd以平板电容器为例：电场的能量密度：单位体积电场所具有的能量结论：电场的能量密度与电场强度的平方成正比电场能量的计算式：注意：对于任意电场，上式普遍适用。aQ例9

6、.真空中一半径为a，带电量为Q的均匀球体的静电场能。解法一：球内场强：球外场强：aQ解法二：说明：电场能是以体密度定域分布在空间内的静电能。它总是正的。对于单个带电体，整个空间的电场能就等于它的自能。对于带电体系，整个空间的电场能等于该带电体系所有的自能与互能之和。例10.空气平行板电容器，面积为S，间距为d。现在把一块厚度为t的铜板插入其中。（1）计算电容器的电容改变量。（2）电容器充电后断开电源，再抽出铜板需作多少功？解：插入前：插入后：dt7、平行板电容器两极板间相互作用力F与两极板间电压U的关系是（）A、FUB、F1/UC、F1/U2D、F

7、U2D5、有一内外半径分别为a和b的球形金属空腔，带电量为+Q，空腔内与球心O相距r处有一点电荷+q（如图所示），则球心O点的电势为____________．8、一平行板电容器充电后仍与电源连接，若用绝缘手柄将电容器两极板距离拉大，则极板上电量Q、电场强度大小E和电场能量W将发生如下变化（）A、Q增大、E增大、W增大B、Q减小、E减小、W减小C、Q减小、E减小、W增大D、Q增大、E增大、W减小BU不变E变小C变小Q变小W变小6、半径为R的金属球A，接电源充电后断开电源，这时它储存的电场能量为4×10−5J。现将该球与远处一个相同的导体球B用细导线连接，则A

8、球储存的电场能量变为__________.7、如图所示，两个相同的