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7静电场中的电介质 绝缘体 7静电场中的电介质 一 电介质的极化及其描述 2 极化现象 外场中 位移极化 有极分子电介质 位移极化和转向极化微观机制不同 宏观效果相同 实例 均匀介质球在均匀外场中的极化 极化电荷的附加电场 非均匀场 在介质球内与外场反向 总电场 在介质球外可能与外场同向或反向 在介质球内削弱外场 3 金属导体和电介质比较 4 极化现象的描述 1 从分子偶极矩角度 单位体积内分子偶极矩矢量和 极化强度 由介质的性质决定 与E无关 在各向同性均匀介质中为常数 2 从束缚电荷角度 作如图斜圆柱 底面平行于介质表面 母线平行于外电场 长度为分子正 负电荷中心距离 电介质表面出现厚度l的束缚电荷层 求移过面元dS的电量 即如图斜圆柱内的束缚电荷电量dq 作如图斜圆柱 极化面电荷密度等于极化强度的外法线分量 介质非均匀极化时 出现极化体电荷 移过面元dS的电量 极化强度通过某封闭曲面的通量等于曲面内极化电荷代数和的负值 移出封闭曲面S的电量 二 电介质中的电场 2 介质中的高斯定理 定义 电位移矢量 1 总场 外场 极化电荷附加电场 回到 3 如何求解介质中电场 1 各向同性电介质 为常数 得 才能选取到恰当高斯面使积分能求出 2 分别具有某些对称性 注意 的对称性 球对称 轴对称 面对称 解 介质分界面等势面 未破坏各部分的面对称性 选底面与带电平板平行的圆柱面为高斯面 由高斯定理 选底面与带电平板平行的圆柱面为高斯面 同理 电量不变 又 解得 比较 一 电容的计算 孤立导体电容取决于本身形状 大小与其是否带电无关 8电容电容器 例2 推求圆柱型电容器 平行板电容器 球形电容器公式 并总结求电容器电容的一般方法 得 由电容定义 电容器两极板间电势差 自学 总结 求电容器电容的一般方法 练习 求两平行长直导线单位长度间的电容 导线半径a 轴线间距离d 解 设单位长度带电 三 电容器的串并联 不变 9静电场的能量 一 电容器的能量 电容器 储能元件 储能多少 储能 过程中反抗电场力的功 计算 二 电场能量 1 电场能量密度 以平行板电容器为例 2 电场能量 例 用能量法推导球形电容器 R1 R2 r 电容公式 取同心球壳为积分元 电容器储能变化 极板电量变化 有电荷回流电源 电源做
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