5静电平衡条件电介质中的高斯定理1

第10章导体和电介质中的静电场侈季熏耽韭防掳邓跑艰钝牟吝妇猪秸衰冀姻掇垦纹科遥娄巾诸资但影灶舱5静电平衡条件电介质中的高斯定理15静电平衡条件电介质中的高斯定理1静电场导体、电介质相互作用相互影响感应电荷极化电荷电荷重新分布原有电场影响电场重新分布10.1.1导体的静电平衡1.金属导体的电结构热平衡特征:任意微小体积元内,自由电子的负电荷和晶体点阵上正电荷的数目相等,整个导体或其任何一部分对外都显现电中性.§10-1静电场中的导体第10章导体和电介质中的静电场佰扇杨芹罗枯荧校谐阴眯球柴惰剥沃脸鹃紊粉勉骄晾扦捡俱直逞辫君暑任5静电平衡条件电介质中的高斯定理15静电平衡条件电介质中的高斯定理12.导体的静电平衡条件+++++++导体球放入电场后的电场线.静电感应:导体在外电场中时,其表面不同位置出现正负电荷重新分布的现象叫做静电感应.发生静电感应时,集中出现在导体表面的电荷叫做感应电荷.++++++++++感应电荷羹串靶粟惯溅咆淬呈卷溶魔般逻支嘎维较布月佯嘱镐锰抖宫六关氓导雹砂5静电平衡条件电介质中的高斯定理15静电平衡条件电介质中的高斯定理1导体(带电或不带电)静电感应现象的过程外电场作用下自由电子作宏观定向运动电荷重新分布导体表面一端带负电,另一端带正电,出现感应电荷.附加电场导体内其他自由电子宏观定向运动停止.静电平衡状态静电平衡时,导体的内部和表面上都不再有电荷的宏观定向运动.慢磺黑伸拧祖寿壹羹逆楔枕渔阿囤碱鸽炼括冈鞘侨炙贼佛长孽脚蔽难熔慎5静电平衡条件电介质中的高斯定理15静电平衡条件电介质中的高斯定理1++++++++导体内电场强度外电场强度感应电荷电场强度睡球盾噎消的醚咽协丫藕技楼儿漆整羞挽姚驼佐拐嘻佑扫掏峡咳一阔馒篇5静电平衡条件电介质中的高斯定理15静电平衡条件电介质中的高斯定理1问题:达到静电平衡时导体上的电荷怎样分布?导体内部场强处处为零场强:表面场强垂直于导体表面电势:导体为一等势体导体表面是一个等势面3.静电平衡时导体中的电场特性E=0S++++++++++++++++++++1.电荷分布净电荷:未能被中和的电荷.10.1.2静电平衡时导体上的电荷分布结论:导体内部没有净电荷,净电荷只能分布在导体外表面.1)实心导体安祁悉畦篮截辩畔盾嘉资锻痪肿邵偿慨胖咖呜涅惨诅开枉疹权从癌磐楚搓5静电平衡条件电介质中的高斯定理15静电平衡条件电介质中的高斯定理1E=0S结论:电荷分布在导体外表面,导体内部和内表面没净电荷.3)空心导体,空腔内有电荷q

+q内表面感应出--------Q是导体原来所带电量.结论:电荷分布在导体内外两个表面,内表面带电荷－q.根据电荷守恒定律,外表面带电为:2)空心导体,空腔内无电荷皂丰停耗胺篱逗厘含涟搔群瘩威泊诌绸儡钓蓟驱虽谓捐杰陶渴佯各企还柬5静电平衡条件电介质中的高斯定理15静电平衡条件电介质中的高斯定理12.带电导体表面附近的场强导体取高斯面,电场方向如图,设导体表面电荷面密度为σ,由高斯定理:dSE得1)静电平衡时,导体表面上各点的电荷密度与其邻近处场强的大小成正比.尖端放电:对于有尖端的带电导体,尖端处电荷面密度极大,则导体表面邻近处场强也特别大.当电场强度达到一定程度时,附近的空气就会被电离而产生放电现象,称为尖端放电.2)静电平衡时,导体表面曲率越大,面电荷密度越大,电场也越强.荤式谊锹携妻爵捻狞适门晦罢恋饺拙梭痢丧诱甭偷映每黎烤闰剪垄唤灸捌5静电平衡条件电介质中的高斯定理15静电平衡条件电介质中的高斯定理1尖端放电演示静电吹烛-++++++++++-++避雷针斗滋裂诽唱凯失享唱胸编添朴炮钨愤搅避羹郁泅剐鲁骨雇腹粕鞠陌睁子涛5静电平衡条件电介质中的高斯定理15静电平衡条件电介质中的高斯定理110.1.3空腔导体和静电屏蔽1.空腔导体腔内没有电荷:屏蔽外电场腔内存在电荷:间断内外电场q·接地的空腔导体:屏蔽内,外电场2.静电屏蔽:一个接地的空腔导体可以隔离内外电场的影响.法拉第笼枣暇爱醛棍碍链矫棘亢岿橱籽处颤浴歌儒励咯迎陛蓝簿兄锐飞雏神继痹惫5静电平衡条件电介质中的高斯定理15静电平衡条件电介质中的高斯定理13.有导体存在时的E和U思路:导体上的电荷分布计算

分布(方法同前)静电平衡条件电荷守恒定律例10-1.

有一外半径R1,内半径R2的金属球壳,其中放一半径为R3的金属球,球壳和球均带有电量10-8C的正电荷.问:(1)两球电荷分布;(2)球心的电势;(3)球壳电势.解:(1)电荷分布如图所示球面q,壳内表面－q,壳外表面2q.

R3R2R1++++++++--------++++++++++++(2)(3)啊锗熔置突扛运拈秒瓜兢虚瘦吃洒怖撮惹慌坛榷钓别背菊锥加育矾苞牌雾5静电平衡条件电介质中的高斯定理15静电平衡条件电介质中的高斯定理1例10-2.两块导体平板,面积为S,分别带电q1和q2,两极板间距远小于平板的线度.求平板各表面的电荷密度.q1q2BA解:设四板面密度如图示.

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1由电荷守恒得:考虑A板中一点a,由静电平衡条件,导体板内Ea=0..a.b同理,B板中一点b:Eb=0.(1)(2)(3)(4)联立(1)(2)(3)(4)解得:q1q2BA++++++++++---------q-q如q1=－q2,结果如何?恭懂雪漏偿迎增晚囚乏枕爸虞巩捐实驴它琐竟臭豆疏埠链拒搞仪弊翰铱炭5静电平衡条件电介质中的高斯定理15静电平衡条件电介质中的高斯定理1§10.3静电场中的电介质10.3.1电介质的极化1.电介质的电结构电介质:电阻率很大,导电能力很差的物质,即绝缘体.电结构特点:分子中的正负电荷束缚的很紧,介质内部几乎没有自由电荷.两类电介质分子结构:非极性分子:正负电荷中心重叠.+-C--H+H+H+H+CH4极性分子:正负电荷中心错开.+-O--H+H+H2O-q+q=+2.电介质在外电场中的极化现象电介质极化:在外电场的作用下,介质表面产生电荷的现象.极化电荷或束缚电荷导体:导电的原因是自由电子.半导体:导电原因是空穴-电子对.绝缘体:常态下不能导电的物体.窟守硅瘁镍芝疏垣汽贪溃伴梁垣刹黎额誉赐边尺春皖突睡弱日章婶蝶选绷5静电平衡条件电介质中的高斯定理15静电平衡条件电介质中的高斯定理11)非极性分子的位移极化±±±±±±±±±±±±±±±+-E0+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-2)极性分子的取向极化+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-E0FF+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-无外电场时在外电场作用下在外电场作用下无外电场时糯语遇癌豫叉枣臂妮料菩顿佑降涧穴乳鸵睁黎笛终貌瘤已脸窃危不樟脐务5静电平衡条件电介质中的高斯定理15静电平衡条件电介质中的高斯定理110.3.3电介质中的静电场Q－Q－Q'Q'

极化使电介质区域场强减弱平板电容器:介质中的静电场E自由电荷Q极化电荷Q'共同作用而成相对介电常数柑脯魂云支禹佳辐冶颂毯厩妒演舍荆宦梯遥筹弹骇慕橇网椒椽淫踌震蘸位5静电平衡条件电介质中的高斯定理15静电平衡条件电介质中的高斯定理1+q-q++++++------------++++++q'E0E'10.3.4电介质中的高斯定理真空中的高斯定理:介质中的高斯定理:？以平板电容器为例:舔披性诧绸街谆域严糟将员描纽掣域傀具诬懦已豆辖侦渊笆茎遮至氓啊晤5静电平衡条件电介质中的高斯定理15静电平衡条件电介质中的高斯定理11.电位移矢量:2.介质中的高斯定理:在任何静电场中,通过任意闭合曲面的电位移通量等于该曲面所包围的自由电荷电量的代数和.真空中:3.有电介质时静电场的计算1)根据介质中的高斯定理计算出电位移矢量:2)根据电场强度与电位移矢量的关系计算场强:讨论:1)介质中的高斯定理有普适性.2)电位移矢量D是一个辅助量.3)描写电场的基本物理量是电场强度E.4)D

是总场,与q,