《大学物理静电学》PPT课件.ppt

三 了解静电场是电场能量的携带者，了解电场能量密度的概念，能用能量密度计算电场能量.,一 了解电介质的极化及其微观机理，了解电位移矢量 的概念，以及在各向同性介质中， 和电场强度 的关系 .,教学基本要求,二 了解了解电介质中的高斯定理，并会用它来计算对称电场的电场强度.,一 电介质：当物体某部分带电以后，电荷只停留在该部分，而不能显著地向其它部分分布。,特点：（1）介质中的每个分子或原子内的电子受原子核的束缚很强，导致电子在介质内不能自由移动。 （2）每个分子整体呈中性，正负电荷分布在分子占据的整个空间，但我们可以给出一个等效的正电荷中心和负电荷中心。,第3节 静电场中的电介质,二 电介质对电容的影响 相对电容率,三 电介质的极化,四 电极化强度,表面极化电荷面密度,五 电介质中的电场强度 极化电荷与自由电荷的关系,（均匀各向同性介质）,+ + + + + +,- - - - - -,+ + + + + + + + + + +,- - - - - - - - - - -,电容率,电位移矢量 介质中的高斯定理,单位:C/m2,有介质时先求,利用电位移矢量的高斯定理可以只考虑自由电荷的影响，而忽略电介质的作用。在求得电位移矢量后再利用介质性质求解电场强度等。,电位移线与电场线的区别,例1 把一块相对电容率 的电介质,放在极板间相距 的平行平板电容器的两极板之间.放入之前,两极板的电势差是 . 试求两极板间电介质内的电场强度 , 电极化强度 , 极板和电介质的电荷面密度, 电介质内的电位移 .,解,方向:由正极板指向负极板,方向:与 同向,例2 一平行平板电容器充满两层厚度各为 和 的电介质，它们的相对电容率分别为 和 , 极板面积为 . 求（1）电容器的电容；（2）当极板上的自由电荷面密度的值为 时，两介质分界面上的极化电荷面密度.,解（1）,（2）,例3 常用的圆柱形电容器，是由半径为 的长直圆柱导体和同轴的半径为 的薄导体圆筒组成，并在直导体与导体圆筒之间充以相对电容率为 的电介质.设直导体和圆筒单位长度上的电荷分别为 和 . 电容器长为h求（1）电介质中的电场强度、电位移和极化强度；（）电介质内、外表面的极化电荷面密度；（）此圆柱形电容器的电容,解（1）,方向:沿矢径的 方向,方向:沿矢径的 方向,方向:与 同向,（）由上问可知,内表面:,外表面:,（）由（）可知,单位长度电容,一 电容器的电能,第4节 静电场的能量,二 静电场的能量 能量密度,物理意义 电场是一种物质，它具有能量.,例4 如图所示,球形电容器的内、外半径分别为 和 ，所带电荷为 .若在两球壳间充以电容率为 的电介质，问此电容器贮存的电场能量为多少？,解,（球形电容器电容）,（1）,（2）,（孤立导体球贮存的能量）,解,单位长度的电场能量,例6 一个球半径为R，体电荷密度为介质球， 介电常数为，体外为真空，试利用电场能 量公式求此带电球体系统的静电能。,解：,例7 （1）计算：带电量为Q，半径为R的导 体球的静电能.（球外真空） （2）在多大半径的球面内所储存的能量 为总能量的一半？,解:（1）由高斯定