第十二章 静电场中的导体和电介质.ppt

1、同学们好,静电场中导体和介质,本章内容,本章内容,第一节,静电感应,一、导体的静电平衡,导体内有大量自由电子,静电平衡,静电平衡条件,定性示例,实心导体,二、静电平衡时导体上的电荷分布,空腔无荷导体,空腔有荷导体,Q,腔内有电荷的空腔导体,3.,曲率问题,总结,1）对于实心导体和空腔内没有电荷的空腔导体，,导体内净电荷处处为零；电荷只能分布在导体表面。,2）对于空腔内有电荷的导体，,电荷分布，但导体内部无净电荷。,电荷除了分布在导体的外表面之外，内表面上也有,静电平衡时导体上的电荷分布,3）对于孤立的导体，当其处于静电平衡时，表面电荷面密度,与该位置处导体表面的曲率半径有关。,平衡导体近场,不

2、论自身是否带电,不论外部电荷的电场如何复杂,一旦静电平衡,某导体,三、静电平衡状态下导体表面附近的场强,近场公式证明,三、静电平衡状态下导体表面附近的场强,静电屏蔽,1.空腔导体壳不论是否接地，内部电场不受壳外电荷影响,2.腔内带电体通过外表面感应电荷对腔外电场有影响,但接地空腔导体使腔内带电体对腔外无影响.,总之,接地空腔导体 可以隔离内外电场影响.,计算,思考,(如何用高斯定理快速得出下述结论),例1,续1,续1,例,续上,续上,讨论,要点归纳,电学特性,导体的静电平衡,1、,2、,内,=,0,/,=,0,表,导体表面,，,3、,等势体,4、,导体内部没有净电荷，净电荷,只分布在导体的表面

3、上。,1.电荷守恒;,2.,3.电场和电势的计算方法.,4.“接地”只意味“电势为零”，,并不意味“带电量为零”，,计算的基本依据：,第二节,静电场中的电介质,dielectric in electrostatic field,电介质,位移极化,极化电荷束缚电荷,转向极化,介质中的场强,二、电介质对电场的影响,实验现象,+,+,+,+,+,+,+,静电计,充入绝缘液体（电介质）,0,电介质并不导电,金属板上自由电荷量不变,为什么静电计指针夹角变小？,解释,用实验的方法可测得各种电介质的相对电容率。,相对电容率,第三节,高斯定理在电介质中的表达,Gausss theorem of dielect

4、ric in electrostatic field,有介质高斯定理,一、有电介质时的高斯定理 电位移矢量,有电介质时,推导,结论,应用,应用,有电介质时的高斯定理,例,例,例,第四节,电容器及其电容,capacitance capacitor and capacity,孤立导体的电容,一、孤立导体的电容,续上,电容器,先学习最简单的空气电容器的电容计算：,电容求解步骤,例如：平行板、球形和圆柱形电容器的电容,平行板电容器,1.平行板电容器,只决定于电容器本身特性的物理量,而与外界无关.,柱形电容器,2.圆柱形电容器,此结果再次表明,电容器的电容,只决定于电容器自身特性的物理量,而与外界无关.,球形电容器,3.圆球形电容器,续上,介质电容器,电容器并联,四、电容器的联接,电容器串联,第五节,静电场的能量,energy of electrostatic field,电容器的储能,续上,电场能量,简要归纳,例,A,例,例