大学物理-静电场中的导体和电介质PPT课件

.,返回,.,内容提要,.,雷电奇观,.,怒发冲冠,.,第一节静电场中的导体,一金属导体静电平衡条件,.,.,.,二.静电平衡下导体上电荷分布,结论：电荷分布在导体的表面上。,.,.,腔内有带电体时,.,+,+,+,+,+,+,+,+,带电导体,+,+,+,+,+,三.导体表面外侧附近的场强,.,四带电导体上的电荷面密度与导体表面曲率的关系,.,.,.,*高新科技应用：计算机屏蔽，电子设备屏蔽等，,五.静电屏蔽,电力线终止在导体表面上，使空腔内物体不受外界电场的干扰，从而起到“保护作用”。,.,这表明，当金属腔内的带电体移动时，只改变腔内表面的电荷的分布，不影响外表面上的电荷的分布，但外表面上的感应电荷对壳外空间的电场有影响。若金属壳接地，则金属壳电势为零；内表面上感应电荷及腔内电荷的场对壳外空间的电场无影响。金属壳起到静电屏蔽作用。,.,例71带电量为半径为的金属球，与一内外半径分别为,带电量为金属球壳同心。求电势的分布。,.,按定义，则金属球内的电势,由高斯定律得场强的分布为,.,.,例题,.,例72如图示，一无限大的均匀带电金属板A，若把一大的属板B靠近A板，求B板上的电荷分布，二板的电势差。,解：,题目,.,.,例7-4一不带电的金属球外有一点电荷，如图示，求球心的场强和电势。,.,.,.,第二节电介质,一.电介质的极化,电介质又称绝缘体，在电介质中，电子被束缚在各自的原子或分子中，因而，电介质中无自由电子。本节讨论电介质对电场的影响。,极化面电荷,束缚电荷,.,2有极分子的极化,有极分子，正负电荷中心不重合。,如水，二氧化硫，聚氯已烯等，分子都具有固有电矩。,极化面电荷,.,.,二.电极化强度矢量,反映P点极化程度。,.,三.电极化强度矢量与极化电荷面密度的关系,设一斜圆柱电介质被均匀极化。即电极化强度处处相等。,均匀极化,L,+,+,+,+,+,+,+,+,+,电介质,结论：极化电荷的面密度为电极化强度在法线方向上的投影。,.,第三节电介质中的场强介质中的高斯定律,代数式,.,.,.,二介质中的高斯定律电位移,选一高斯封闭面,.,介质中的高斯定律：通过场中某一封闭面上的电位移通量等于该闭合面内所围自由电荷的代数和。,题目,.,第四节电容电容器,一孤立导体的电容,单位：法拉（）；微法（）或微微法（）。,.,显然，孤立导体球的电容与线度及周围电介质有关，与导体球是否带电，是空心球还是实心球均无关。,例如，地球为导体，其平均半径为，其电容值约为,.,二电容器的电容,.,.,1平行板电容器,解释（略）,平行金属板,按定义,.,2球形电容器,按定义,.,3柱形电容器,按定义,.,.,例78如图，平行板电容器的极板面积为，板间填充两种电介质。其它相关量如图中所示。求：此电容器的电容。,据定义,.,或视为二简单电容器的串联。,.,.,.,能量是物质存在的一种形式，电场做为一种特殊形态的物质-场物质，有电场能量。,结论：带电过程中，外界不断克服电场力作正功，因此，带电过程是储能过程。,第五节电场的能量能量密度,2在带电体形成过程中因外界作功而形成的能-形成能。,移动中外界不做功,外界克服电场力做功,.,下面，以平行板电容器的带电过程为例说明场能的计算,.,.,经变换，场能又表述为,可见，场能储存在电场中。,.,1不仅适合匀强场，而且适合非匀强场，是空间的函数。,2又适合电磁波-迅变电磁场。场脱离电荷，电场与磁场相互激发。是空间和时间的函数。,.,例710求图中球形电容器的电容和能量。,解：设金属球和金属球壳的电量为,题,.,解：解题分析，非均匀场。但场具有对称性。选择合适的体元，把能量密度积分即可。,或用,.,.,.,讨论：若二板的电量一定（或电势差一定）移出电介质时，