静电场中的导体和电介质习题课.pptVIP

1 电介质的极化 2 有介质时的场强 静电场中的电介质 极化强度 均匀介质的表面产生极化电荷 说明 3 有介质时的高斯定律 电位移矢量 均匀电介质 说明 引入给出的目的 条件 应用举例 板 球 柱 4 电容器及其电容 例1 平行板电容器的电容 充满介质 例2 圆柱形电容器的电容 充满介质 例3 球形电容器的电容 充满介质 注意 五 电容器的能量 电容器放电的过程 是能量消耗的过程 再将 dq从负极板到正极板 外力作功为 在电容器中储存的静电能为 电容器从q 0开始充电到q Q 外力作功为 电容器充电过程中 某瞬时 极板上的电量为 两极板的电势差为 此时 以平行板电容器为例 六 静电场的能量 电荷是能量的携带者 静电场中无法判定 电磁波 变化的电场和磁场 电场是能量的携带者 场是能量的携带者 电场能量密度 在非均匀电场中 总静电能 V 静电场所分布的整个空间 上式适用于任何静电场 可以证明 例一 一个半径为R的金属球 带电量为Q 求 系统的静电能 解一 场能密度法 解二 电容储能法 例二 一个半径为R的球 带电量为Q 均匀分布在球体内 球内空间 球外空间 试用电场能量公式求此带电系统的静电能 解 请与半径相同的带电球面电场能量比较 例三 一平板电容器面积为S 间距d 用电源充电后 两极板分别带电为 q和 q 断开电源 再把两极板拉至2d 外力的功等于系统能量的增量 试求 外力克服电场力所做的功 解 若连着电源结果如何 思考 静电场中的导体和电介质习题课 重点内容小结 一 静电场中的导体 1 静电平衡时任意点的场强 2 静电平衡时导体上电荷的分布 1 电荷只分布在表面 2 导体表面各处的场强 3 孤立导体表面上的电荷分布 曲率半径小 即尖锐 处 面电荷密度 较大 腔内表面带 Q 外表面带Q Q0 若腔内有电荷Q 导体壳带电量Q0 4 空腔导体的电荷分布 若腔内无电荷电荷只分布在外表面 板 球 筒及其组合等典型带电体的电荷分布 接地 不接地 静电屏蔽 1 有介质时空间任一点的总场强 2 有介质时的高斯定律 自由电荷和极化电荷的分布均具有对称性时 可由 再由 板 球 筒及其组合等典型电场的电场 二 静电场中的电介质 三 电容器及其电容 平行板电容器 圆柱形电容器 球形电容器的电容 有介质 无介质 电容器中储存的静电能 四 静电场的能量 1 一个孤立导体球壳B带电量为Q 当另一个带电体A移近球壳B时 1 球壳表面附近的场强沿什么方向 其大小是否发生变化 课堂讨论 静电平衡时仍满足 变化 2 公式E 0是否还适用 A对电场的影响如何体现 引入A后 发生了变化 仍适用 3 球壳B上电荷分布将发生什么变化 球壳表面还是不是等势面 表面上电荷由均匀分布 仍是等势面 但电势发生变化 不均匀分布 4 带电体A是否在球壳内产生电场 壳内场强是否还是零 壳内场强仍为零 否则导体将不等势 q 带电体A在球壳内产生电场 5 如果在球壳内放一个点电荷 它是否受到壳外带电体A的静电力作用 静电屏蔽如何体现 是B上重新分布的电荷Q和A的电荷q对的合力 是B上重新分布的电荷Q和A的电荷q在壳内产生场强叠加的结果 壳内点电荷受壳外带电体的作用 2 半径为R1的导体球A 带电量为q 其外同心地套一个导体球壳B 其内外半径分别为R2 R3 带电量为Q 试问 1 若将球壳B接地 A B上的电荷如何分布 2 若将球A接地 A B上的电荷如何分布 B的内表面 q 外表面0 不等于不带电荷 设A带电荷为 B的内表面带 外表面带 3 若在距球心O为r处 r R3 放一电荷q 则A B两导体的电势是否改变 A B的电势差是否改变 B的外表上电荷重新分布 B的外部电场发生变化 重新分布的Q和q共同使B内空间的电场保持不变 4 若将球壳B接地 再在距球心O为r处 r R3 放一电荷q 则A B两导体的电势是否改变 A B的电势差是否改变 B的外表带上一定电荷 B内空间的电场保持不变 仍使 3 中性的金属球A半径为R它离地球很远 在与球心相距为b的点p处 有一个正电荷q 1 球内各点电势的表达式 2 若将球A接地 其上的净电荷 导体球上电荷重新分布 整个导体仍等势 3 金属球上的感应电荷在球心产生的场强 4 球A上的感应电荷在球内任一点所产生的场强 A上电荷重新分布后不均匀 无法用叠加原理求中心处的场强 方向如图 4 平行板电容器被电源充电后 在不断开电源的情况下 2 将均匀介质充入两极板之间 3 将一导体平板平行地插入两极板之间 试定性地讨论两板上的电荷 电容 极板之间电压 场强和储存能量的变化 1 将电容器