wy_导体_电介质_习题课

1、Chap.3 SUMMARY导体静电平衡条件导体静电平衡条件静电平衡下导体的电学特征静电平衡下导体的电学特征实心导体实心导体表面表内EE0Q Q仅仅分布于表面分布于表面, ,整个导体是等势体整个导体是等势体表E0空腔导体空腔导体(腔内无腔内无q)空腔导体空腔导体(腔内有腔内有q)整个导体包括空腔在内整个导体包括空腔在内, 是一个等势体是一个等势体Q Q分布于外表面分布于外表面腔表有腔表有-q导体的实体部分仍是等导体的实体部分仍是等势体势体q导体接地导体接地( (V=0) )其远离另一带电体的一端不带电其远离另一带电体的一端不带电接地前：接地前：e.g.q1q2q3q4Q Q0 0q1=q4q2

2、=-q3q=0=0Q Q -Q-Q接地后：接地后：平行板平行板任意形状导体任意形状导体qq =0=0q 若是内球接若是内球接地地, ,则内球电则内球电荷通常不为荷通常不为零零. .Q Q-Q-Q Q Q =0=0导体球壳导体球壳静电屏蔽及其物理本质静电屏蔽及其物理本质电介质的极化电介质的极化极化强度：极化强度：EVppi0* *束缚面电荷密度：束缚面电荷密度：Chap.4 SUMMARY现象：现象：微观机制：微观机制：介质表面出现束缚电荷介质表面出现束缚电荷取向极化、位移极化取向极化、位移极化介电强度（击穿场强）介电强度（击穿场强）=pn电位移：电位移：pED0E)1 (0Er0E的高斯定律：

3、的高斯定律：D内0qSdDS典型应用典型应用：电荷及介质高对称分布情形电荷及介质高对称分布情形 ( (球、圆柱、平面等球、圆柱、平面等) )电容电容定义：定义：UQC 计算方法计算方法串联：串联：iCC11并联：并联：iCC设定设定QUCQUC平行板：平行板：dSCr0孤立导体球：孤立导体球：RCr04典型结果典型结果带电电容器的能量带电电容器的能量QUCUCQW2121222圆柱形电容器：圆柱形电容器：)/ln(2120RRLCr静电场的能量静电场的能量能量密度：能量密度：2DEw 场能：场能：wdVW把原不带电的金属板把原不带电的金属板B, B, 移移近带正电荷近带正电荷Q Q的金属板的金

4、属板A. A. 两两板面积都是板面积都是S, S, 板间距为板间距为d, d, 则两板间电势差则两板间电势差U UABAB= =. .Q QA AB B解：解： 1 1 2 2 3 3 4 4则则 2 2=-=- 3 3设四个大面的面电荷密度分别为设四个大面的面电荷密度分别为 1 1、 2 2、 3 3、 4 4，如图，如图. .=(Q+0)/2S=(Q+0)/2S =Q/2S=Q/2SChap.3 EXERCISES= = 4 4板间：板间： U UABAB=V=VA A-V-VB B方向：方向：A AB BEE=E= 2 2/ / 0 0=Ed=Ed = =Qd/2Qd/2 0 0S S

5、=Q/2=Q/2 0 0S S 思考思考 若将若将B B板接地，结果？板接地，结果？若将若将A A板改为无限大均匀带电板改为无限大均匀带电( )平平面，结果？面，结果？若将若将B B板带电板带电QQ结果？结果？-q将一负电荷移到一不带电的导体附近将一负电荷移到一不带电的导体附近, 则则导体内的场强导体内的场强, 导体的电势导体的电势.(填增大、不变、减小填增大、不变、减小)解：解： 不变不变. (场强保持为零场强保持为零)减小减小.+- - - -导体的感应负电荷上有来自无导体的感应负电荷上有来自无穷远处的电场线穷远处的电场线. 若导体是球形的若导体是球形的, ,半径为半径为R, ,点电荷点电

6、荷 q 与球心相距与球心相距r, ,则则V导导=?接上接上, ,若将球形导体接地若将球形导体接地, , 则则Q 导导=?讨论讨论平行板电容器与电源相连平行板电容器与电源相连, ,当极板间为真当极板间为真空时空时, ,场强为场强为 , ,电位移为电位移为 , ,当极板间充当极板间充满电介质满电介质( ( r r) )时时, ,场强为场强为 , ,电位移为电位移为 , , 则有则有0E0DED00,/DDEEr(A)(A)00,DDEEr(B)(B)rrDDEE/,/00(C)(C)00,DDEE(D)(D)Chap.4 EXERCISES解：解： U U一定一定 E=E E=E0 0 Ed=E

7、Ed=E0 0d d0EE0DDr)(B 思考思考 若充电后与电源断开若充电后与电源断开, ,再填充介质再填充介质, ,结结果？果？000EErr 两个电容器分别标有两个电容器分别标有200pF(200pF(电容电容) )、500V 500V ( (耐压值耐压值) )和和300pF300pF、900V. 900V. 把它们串联起把它们串联起来来, ,在两端加上在两端加上1000V1000V电压电压, , 问：它们是问：它们是否会被击穿？否会被击穿？解：解：=3/2=3/2UU1 1+U+U2 2=1000V=1000V串联串联 Q Q1 1=Q=Q2 2 C C1 1U U1 1=C=C2 2

8、U U2 2 U U1 1/U/U2 2=C=C2 2/C/C1 1UU1 1=600V=600V 电容器电容器1 1被击穿被击穿随后，随后，1000V1000V全加在全加在C C2 2上上电容器电容器2 2也被击穿也被击穿 思考思考 该电容器组所能承受的最高电压是该电容器组所能承受的最高电压是多少？多少？若改为并联，则电容器组所能承受若改为并联，则电容器组所能承受的最高电压是多少？的最高电压是多少？ 电容器电容器1 1和和2 2串联后充电串联后充电. . 在在电源保持连接电源保持连接的情况下的情况下, , 把电介质插入把电介质插入2 2中中, , 则则1 1上的电上的电势差势差；1 1上的电

9、量上的电量；1 1的静的静电能电能.(.(填增大、减小、不变填增大、减小、不变) )解：解：2 21 1但但 U U1 1+U+U2 2一定一定串联串联 U U1 1/U/U2 2=C=C2 2/C/C1 1插入介质插入介质 C C2 2/C/C1 1 U U1 1/U/U2 2 U U1 1 Q Q1 1=C=C1 1U U1 122111UCW 1W Q Q1 1 若电容器为并联若电容器为并联, , 充电后与电源保充电后与电源保持连接持连接, , 结果？结果？若电容器为并联若电容器为并联, , 充电后与电源断充电后与电源断开开, , 结果？结果？ 思考思考 若将若将“电源保持连接电源保持连

10、接”改为改为“电源电源断开断开”, , 结果？结果？ 真空中真空中, , 半径为半径为R R1 1和和R R2 2的两个导体球相距的两个导体球相距很远很远, , 则两球的电容之比则两球的电容之比C C1 1/C/C2 2= =；用细长导线将两球相连用细长导线将两球相连, , 则电容则电容C=C=. .解：解：相距很远相距很远各为孤立导体球各为孤立导体球 C C1 1=4=40 0R R1 1 ， C C2 2=4=40 0R R2 2两球相连两球相连等势等势 11CQU 22CQ2121CCQQ C C1 1/C/C2 2=R=R1 1/R/R2 2 思考思考 两球相连两球相连相当于相当于电容器并联而不是串电容器并联而不是串联，为什么？联，为什么？UQQC2121CC )(4210RR 如图，一带电量为如图，一带电量为q的球形导的球形导体置于一任意形状的空腔导体体置于一任意形状的空腔导体中中. . 若用导线将两者连接，则若用导线将两者连接，则系统静电场能将系统静电场能将(A)(A)增加增加. (B). (B)减少减少. (C). (C)不