第06章静电场中的导体和电解质ppt课件

1、物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质静电场中的静电场中的导体和电介质导体和电介质第第 六六 章章1物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质+感应电荷感应电荷一一 静电平衡条件静电平衡条件1 静电感应静电感应+6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体2物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质+E0E0E2 静电平衡静电平衡0E6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体3物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质静电平衡条件

2、：静电平衡条件：（1 1导体内部任何一点处的电场强度为零；导体内部任何一点处的电场强度为零；（2 2导体表面处电场强度的方向，都与导导体表面处电场强度的方向，都与导体表面垂直体表面垂直. .E6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体4物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质1. 导体内各点电势相等导体内各点电势相等0d ABABlEU0E推论：导体为等势体推论：导体为等势体+ +AB6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体5物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质+ +ABneeEld2.导体表面为等势

3、面导体表面为等势面推论：导体为等势体推论：导体为等势体lEd0d ABABlEU0d ABABlEU0E1. 导体内各点电势相等导体内各点电势相等6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体6物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质二二 静电平衡时导体上电荷的分布静电平衡时导体上电荷的分布+结论：导体内部无净电荷，结论：导体内部无净电荷，电荷只分布在导体表面电荷只分布在导体表面.00dqSES0E1实心导体实心导体(带电为带电为q)0qS高斯高斯面面6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体7物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介

4、质静电场中的导体和电介质00dqSES2空腔导体空腔导体(带电为带电为q) 空腔内无电荷时空腔内无电荷时电荷分布在表面电荷分布在表面内表面？内表面？外表面？外表面？S高斯高斯面面6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体8物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质0d lEUABAB若内表面带电，必等量异号若内表面带电，必等量异号 结论：空腔内无电荷时，电荷分布在外表面结论：空腔内无电荷时，电荷分布在外表面, 内表面无电荷内表面无电荷.0d0qSEiS与导体是等势体矛盾与导体是等势体矛盾ABS高斯高斯面面+6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体9

5、物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质 空腔内有电荷空腔内有电荷q时时结论结论: 空腔内有电荷空腔内有电荷+q时，空腔内表面有时，空腔内表面有感应电荷感应电荷-q，外表面有电荷，外表面有电荷q+q 0dSSE 0iq+S高斯高斯面面qq6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体 q+q-q10物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质作扁圆柱形高斯面作扁圆柱形高斯面3 导体表面附近场强与电荷面密度的关系导体表面附近场强与电荷面密度的关系SESESd0E 0/S+ 0E S S6-1 6-1 静电场中的导体静电

6、场中的导体11物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质4导体表面电荷分布规律导体表面电荷分布规律EE,;0E +6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体12物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质 带电导体尖端附带电导体尖端附近的电场特别大，可近的电场特别大，可使尖端附近的空气发使尖端附近的空气发生电离而成为导体产生电离而成为导体产生放电现象生放电现象 尖端放电现象尖端放电现象 E6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体13物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介

7、质三三 静电屏蔽静电屏蔽 1 1屏蔽外电场屏蔽外电场E 用空腔导体屏蔽外电场用空腔导体屏蔽外电场 2 2屏蔽内电场屏蔽内电场q q+qq q接地空腔导体屏蔽内电场接地空腔导体屏蔽内电场6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体14物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质 例例1 外半径外半径R1=10 cm，内半径，内半径R2=7 cm 的金属的金属球壳，在球壳中球壳，在球壳中放一半径放一半径R3=5 cm的同心的同心金属球，若使球壳和球金属球，若使球壳和球均带有均带有q=10-8 C的正电的正电荷，问两球体上的电荷荷，问两球体上的电荷如何分布？球心

8、电势为如何分布？球心电势为多少？多少？ 1R2R3Rqq6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体15物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质解解)(031RrE作球形高斯面作球形高斯面2S作球形高斯面作球形高斯面1S1R2R3Rqq1S0S22dqSE)(423202RrRrqE6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体1R1R2R3Rqqr2S-q 1. 两球体上的电荷如何分布两球体上的电荷如何分布2. 球心电势球心电势+2q16物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质)(0213RrRE0d3S3SE

9、0S42d4qSE)(421204RrrqE1R2R3Rq q q2 r3S1R2R3Rqqq2r3S1R1R1R1R2R3Rq r3S1R1R2R3Rqr4Sqq26-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体17物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质)( 031RrE)(423202RrRrqE)( 0213RrRE)( 421204RrrqE1R2R3Rqq2q6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体18物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质0odlEV233dd201RRRrErE)211(412

10、30RRRqV1031. 231R2R3Rqq2qR1=10 cm，R2=7 cmR3=5 cm，q=10-8 C112dd43RRRrErE6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体19物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质一一 电介质对电场的影响电介质对电场的影响 相对电容率相对电容率1r 相对电容率相对电容率电容率电容率r0 + + + + + + + - - - - - - -r+ + + + + + + - - - - - - -00E r0EE 6-2 6-2 静电场中的电介质静电场中的电介质20物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静

11、电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质二二 电介质的极化电介质的极化无极分子：（氢、甲烷、石蜡等）无极分子：（氢、甲烷、石蜡等）有极分子：（水、有机玻璃等）有极分子：（水、有机玻璃等）电介质电介质 6-2 6-2 静电场中的电介质静电场中的电介质21物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质+ + + + + + + + + + +r- - - - - - - - - - -三三 电极化强度与极化电荷的关系电极化强度与极化电荷的关系VpP SlSlVpP lS：极化电荷面密度：极化电荷面密度 p：分子电偶极矩：分子电偶极矩：电极化强度：电极化强度PP

12、 - - - - - + + + + + 6-2 6-2 静电场中的电介质静电场中的电介质22物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质 例例1 把一块相对电容率把一块相对电容率r =3的电介质，的电介质，放在相距放在相距d=1 mm的两平行带电平板之间的两平行带电平板之间. 放入放入之前，两板的电势差是之前，两板的电势差是1000 V . 试求两板间电介试求两板间电介质内的电场强度质内的电场强度E ，电极化强度，电极化强度P ，板和电介质，板和电介质的电荷面密度，的电荷面密度，电介质内的电位电介质内的电位移移D.rd+ + + + + + + + +

13、+ +- - - - - - - - - - -U6-3 6-3 电位移电位移 有介质时的高斯定理有介质时的高斯定理23物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质解解130mkV 10dUE12mkV 1033. 3260rmC 1089. 5) 1(-EPr0EE rd+ + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - -Ur =3，d=1 mm，U=1 000 V6-3 6-3 电位移电位移 有介质时的高斯定理有介质时的高斯定理24物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质2600

14、0mC 1085. 8E26mC 1089. 5 P26000r0mC 1085. 8-EEDrd+ + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - -Ur =3，d=1 mm，U=1 000 V6-3 6-3 电位移电位移 有介质时的高斯定理有介质时的高斯定理25物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质 电容器是一储能元件。电容器是一储能元件。纸质电容器纸质电容器陶瓷电容器陶瓷电容器电解电容器电解电容器钽电容器钽电容器可变电容器可变电容器6-4 6-4 电容电容 电容器电容器26物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电

15、场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质一一 孤立导体的电容孤立导体的电容孤立导体孤立导体-周围没有其它导体和带电体的导体。周围没有其它导体和带电体的导体。 +qU电荷电荷电势电势qU3q3U2q2U4q4UnqnU.const/UqUqUqC 决定因素：导体的几何尺寸、决定因素：导体的几何尺寸、形状、周围介质。形状、周围介质。6-4 6-4 电容电容 电容器电容器27物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理意义：导体升高单位电势所加电量。物理意义：导体升高单位电势所加电量。 H2OH2OH2O单位：单位： )(FUqC法拉伏特库仑微法微法 FF6

16、101皮法皮法 FpF12101容器中的水升高单位高度所加水量容器中的水升高单位高度所加水量来表示容器的储存能力来表示容器的储存能力6-4 6-4 电容电容 电容器电容器28物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质例例 球形孤立导体的电容球形孤立导体的电容RVQC04RQF 107m, 104 . 64E6ECR 地球地球RQV046-4 6-4 电容电容 电容器电容器29物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质二二 电容器电容器按形状：柱型、球型、平行板电容器按形状：柱型、球型、平行板电容器按型式：固定、可变

17、、半可变电容器按型式：固定、可变、半可变电容器按介质：空气、塑料、云母、陶瓷等按介质：空气、塑料、云母、陶瓷等 特点：非孤立导体，由两极板组成特点：非孤立导体，由两极板组成1 电容器分类电容器分类6-4 6-4 电容电容 电容器电容器30物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质UQVVQCBA 电容的大小仅与导体的形状、相对位置、其电容的大小仅与导体的形状、相对位置、其间的电介质有关，与所带电荷量无关间的电介质有关，与所带电荷量无关. .AVBVQQlEUABd2 电容器电容电容器电容6-4 6-4 电容电容 电容器电容器31物理学物理学第五版第五版第

18、六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质QQ+ + + + + + + - - - - - - -3 3 电介质对电容的影响电介质对电容的影响r0EE 0rCC0r1UU0U0CCUrQQ+ + + + + + + - - - - - - -6-4 6-4 电容电容 电容器电容器Q 不变不变32物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质4 4 电容器的并联和串联电容器的并联和串联1） 电容器的并联电容器的并联21CCC 2） 电容器的串联电容器的串联21111CCC 1C2C1C2C6-4 6-4 电容电容 电容器电容器33物理学物理学第

19、五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质5 电容器电容的计算电容器电容的计算（1 1设两极板分别带电设两极板分别带电Q Q （3 3求两极板间的电势差求两极板间的电势差U U步骤步骤（4 4由由C=Q/UC=Q/U求求C CE（2 2求两极板间的电场强度求两极板间的电场强度UQVVQCBA 6-4 6-4 电容电容 电容器电容器34物理学物理学第五版第五版第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质dS例例1 平板电容器平板电容器+ + + +QQ-SQErr000（2两带电平板间的电场强度两带电平板间的电场强度（1设两导体板分别带电设两导体板分别带电QSQdEdUr0（