大学物理课件考研备考期末复习 电介质中的电场强度 极化电荷与自由电荷的关系

1、复复 习习静电感应静电感应 静电平衡条件静电平衡条件静电平衡时的电荷分布静电平衡时的电荷分布静电平衡特性的应用静电平衡特性的应用尖端放电尖端放电静电屏蔽静电屏蔽 导体内部导体内部 E=0E=0. 导体表面导体表面 E ES. . R1 0 E0 0内内ECU iiSQsdE0 01 1 LldE0 0ii.Q常常量量原原则则1.1.静电平衡静电平衡 的条件的条件2.2.基本性基本性 质方程质方程3.3.电荷守电荷守 恒定律恒定律高斯定理高斯定理场强环路场强环路 定理定理有导体存在时静电场的计算有导体存在时静电场的计算例例例例3半径为半径为r1的导体球带有电荷的导体球带有电荷+q, 球球外有一个

2、内外半径分别为外有一个内外半径分别为 r2 、r3的同心的同心导体球壳，壳上带有电荷导体球壳，壳上带有电荷+Q，试求：试求：1r2r3rQq1rr 21rrr32rrr3rr 1r2r3rqqqQ01E02024rrqE03E02044rrQqESqSdE011rrdEU321202044rrrdrrQqdrrq321041rQqrqrq32142rrrrdErdE1r2r3r32rrdEU34rrdE3204rdrrQq304rQq21UUU210114rrq0321EEE02044rrQqE3421rrdEUUdrrQqr3204304rQq02024rrqE0431EEEqq2121rr

3、rdEU)11(4210rrq21UUU1U0外E3020101444rQqrqrqU0Qrrrrrrrrq12231312 q q qQ3024rQqU1323210124rrrrrrrrQ练习练习无限大的带电平面的场中平行放无限大的带电平面的场中平行放置一无限大金属平板。置一无限大金属平板。 P 1 12 21 1 2 20 02 22 22 20 02 20 01 10 0 2 21 11 1 2 21 12 2解解: :设金属板面电荷密度设金属板面电荷密度 、 2 21 1 由电荷守恒定律由电荷守恒定律导体体内任一点导体体内任一点P P场强为零场强为零x0 02 2 0 01 12 2

4、 0 02 22 2 求：金属板两面的电荷面密度求：金属板两面的电荷面密度电介质电介质课堂练习课堂练习 6.2 静电场中的电介质静电场中的电介质一一. .电介质对电场的影响电介质对电场的影响电介质电介质: : 绝缘体绝缘体电介质电介质( (放在电场中放在电场中) )电场电场实验发现实验发现(1) U0U 电介质降低了电势电介质降低了电势。 r 电介质的相对电容率电介质的相对电容率rUU 0 01(2) 电介质减弱了场强电介质减弱了场强。U = EdU0=E0dE0E0rEE 极化极化二二. .电介质的极化电介质的极化无极分子无极分子有极分子有极分子 + + - -lqp无外场时无外场时（热运动

5、）（热运动）( (无极分子电介质无极分子电介质) )( (有极分子电介质有极分子电介质) )0p无极无极0E0E诱导电偶极子诱导电偶极子ep极化电荷极化电荷极化电极化电荷荷有极有极-转向极化转向极化1f2f0E0Eep 极化极化 电荷电荷 极化极化 电荷电荷0EpMe电荷电荷 电晕电晕EE在介质表面出现的电荷是极化电荷（束缚电荷），在介质表面出现的电荷是极化电荷（束缚电荷），且外电场越强，电介质表面出现极化电荷越多且外电场越强，电介质表面出现极化电荷越多. .在潮湿或阴雨天的日子里，高压输电线附近，常可在潮湿或阴雨天的日子里，高压输电线附近，常可以见到有浅蓝色辉光的放电现象，称为以见到有浅蓝色

6、辉光的放电现象，称为电晕现象电晕现象。P 0ip 0ipip三、电极化强度三、电极化强度VpPi讨论讨论 P讨论讨论 VpPi：EP0 P与与在电介质中取一长为在电介质中取一长为d、面积为、面积为S的的柱体，柱体两底面的极化电荷面密度柱体，柱体两底面的极化电荷面密度分别为分别为-和和+，这样柱体内所有分，这样柱体内所有分子的电偶极矩的矢量和的大小为子的电偶极矩的矢量和的大小为+ + + + + + + + + + +r- - - - - - - - - - -dSP - - - - - + + + + + Sdp 电极化强度的大小为电极化强度的大小为 SdSdVpP平板电容器中的均匀电介质，其

7、电极化强平板电容器中的均匀电介质，其电极化强度的大小等于极化产生的极化电荷面密度。度的大小等于极化产生的极化电荷面密度。E EEE0EEE000 E0EEPPn E0 四、电介质中的电场强度四、电介质中的电场强度 极化电荷与自由电荷的关系极化电荷与自由电荷的关系介质中某点的场强，是由外电介质中某点的场强，是由外电场和极化电荷的电场叠加而成场和极化电荷的电场叠加而成000E0 E00E0EE00 10EE 1rrEE01rrEE00E00 EEE0/ E电介质的场强减弱！电介质的场强减弱！讨论讨论 )(100000 ErEE 0 r 110011rqq 四、电介质中的电场强度四、电介质中的电场强

8、度 极化电荷与自由电荷的关系极化电荷与自由电荷的关系000E高斯高斯0EE00E一一. . 有介质时的高斯定理有介质时的高斯定理SSqSdE内01内内SSqq)(1006.3 有电介质时的高斯定理有电介质时的高斯定理Sq00 Sq 内内SSrqSdE00 011rqq )(1/00内内SSSqqSdEEDr 0 内内SSrqSdE00 011rqq 穿过电场中任一闭合曲线穿过电场中任一闭合曲线S S的的D D通量，等于高通量，等于高斯面斯面S S所包围的自由电荷的代数和所包围的自由电荷的代数和SSqSdD内0自由电荷自由电荷D电位移通量电位移通量讨论讨论SSqSdD内0DEP0 PED0ED

9、DDE讨论讨论 线线 1rF ED E D E D应用应用R0qrSrDSdD240q240rqD0024rrqDDErD002004rrqr二二. . 有介质时的高斯定理的应用有介质时的高斯定理的应用例例1r + 02r - 0d1d2AB S1 S2E1E2D1D2 求求E111SDSdDS1001Sqs10111SSDSdDS01D100111rDE1r +2r d1d2AB S1 0- 0D1D220222SSDSdDS02D S2222SDSdDS100111rDE2002Sqs200222rDE1001rE2002rE1E2E1r + 02r - 0d1d2AB S1 S2E1E2

10、D1D2BAl dEU)(2r21r100dd 2211dEdE1001rE2002rEBAl dEE)(21例例R1R2R3o r1 r224 rDSdDSiQ24 rQDi204rQDEriR1R2R3o r1 r2204rQEri1Rr 01Q00E21RrRAQQ 121014rQErA32RrRAQQ 122024rQErA3Rr BAQQQ12034rQQEBA31RRABl dEU)()(32221101111114RRRRQrrArdErdERRRR322121R1R2R3o r1 r221014rQErA22024rQErAAAl dEUBBAldEldE33RABl dEU2034rQQEBA304RQQUBAA