第八章静电场中的导体和电介质.doc

5第八章静电场中的导体和电介质第八章 静电场中的导体和电介质8-1 静电场中的导体一 导体的静电平衡条件1 概念：导体，静电感应现象，静电平衡状态，附加电场2 平衡条件：，或：导体为等势体，表面为等势面二 平衡带电导体上的电荷分布1 电荷分布在表面，内部各处无净电荷存在 导体内没有空腔 导体内有空腔，空腔内无电荷 导体内有空腔，空腔内有电荷2 电荷在导体表面上曲率大处面密度大，曲率小处面密度小实例：利用尖端放电(避雷针，静电电机)避免尖端放电(高压输电线，电极等)3 导体表面附近处的场强与该处表面电荷面密度成正比三 静电屏敝1 外屏敝：空腔导体屏敝外电场2 内屏敝：接地的空腔导体，屏敝内电场。屏敝线四 有导体存在时场强的计算用静电平衡条件，高斯定理及电荷守恒定律分析电荷分布情况，求出场强和电势8-2 静电场中的电介质一 电介质分子的偶极子模型1. 偶极子模型：核，核外电子2. 无极分子：()3. 有极分子：(二 电介质的极化和击穿1 极化：在外场作用下介质表面出现束缚电荷的现象 无极分子的极化位移极化 有极分子的极化以转向极化为主2 电介质的击穿：外场强很大时，绝缘体导体三 电极化强度1 定义：单位体积内分子电矩的矢量和2 单位：3 量纲：4 与的关系：:电极化率，纯数与电介质有关5 与的关系：四 均匀电介质中的场强1 相对介电常数：2 电介质中的场强: 五 有电介质时的环流定理和高斯定理1 环流定理：2高斯定理：例 两块无限大的导体平板、，面积为，间距为d，平行放置，板带有电量，板不带电，求静电平衡时两板各个表面上的电荷面密度以及两板间的电势差；另：(1)若 (2)若板或板接地 (3)若中间连线，则情况如何？例 一半径为的导体小球，带电量为,放在内外半径分别为和的同心导体球壳内，导体球带电量为。求：(1) 小球与球壳的电势；(2) 小球与球壳的电势差；另：(1) 若壳接地，则电荷分布？电势差？(2) 若接地后，拆除地线，再将内球接地，则结果如何？例 半径为，带电量为的金属球，周围充满相对介电常数为的介质，求：(1) 球内外任一点的场强；(2) 靠近金属球表面的电介质面上的束缚电荷量；(3) 若分布在的球壳内，则场强、电势分布？介质内的极化强度，介质表面的束缚电荷面密度？例 如图，已知 ，求：(1) 空隙中和电介质中的；(2) 介质表面的束缚电荷面密度；(3) 若知，则8-3导体的电容一 电容器的电容1 定义：说明：与极板、介质等电容器自身因素有关，而与等外界因素无关2 电容器电容的计算： 平行板电容器的电容 圆柱形电容器的电容 球形电容器的电容孤立导体：，除了电容以外，电容器还有另一指标：耐压值，超过则击穿一般电容都有明示，如：，二 电容器的联接1 串联2 并联8-4电场的能量一 电容器的能量平行板电容器：适用于各种结构的电容器二 电场的能量1. 能量：2. 能量体密度： 为点函数，适用于任何电场，非均匀电场的能量：例 (P.113,8-13)例 (P.114,8-18)例 已知球形电容器内外半径分别为和，介质的介电常数为，求其带电量为时所储存的能量。例 一平行板电容器的极板面积为S，极板间距离为d，且充电到电势差为U，然后把充电