07基础物理学第三第07章静电场中的导体和电介质要点.ppt

并联（in parallel）: 并联电容器组的电容等于每个电容器电容之和. 第三节 电容和电容器 1. 电容器中有无电介质对电容量有何影响？ 2. 阐述电容器的作用和串联、并联的效果？ 思 考 第三节 电容和电容器 电容器的充电过程：不断地把 dq 从 B 板移到 A 板，最后板间电压达到U： 一、电容器的能量 第四节 静电场的能量 电场具有能量 电场能量密度: 外力作功形成带电系统，同时建立起电场，因此能量是储存在电场中的： 电场中单位体积内的能量： 二、电场的能量和能量密度(Energy Density) 第四节 静电场的能量 a Q 真空中一半径为 a 的球体，均匀带电 Q ，计算其电场的能量. 场强分布： ra： r≥a： 例 解 第四节 静电场的能量 空气平行板电容器，面积为 S ，间距为 d ，板间插有一块厚度为 l 的铜板. 在电容器充电 Q 后断开电源，再抽出铜板，问需作多少功？ 抽出前 抽出后 例 解 第四节 静电场的能量 R2 R1 球形电容器带电 q ，内、外半径分别为 R1 和 R2 ，极板间充满介电常数为 ? 的电介质, 计算电场的能量. 极板间电场： 取体积元： 解: 例 解 第四节 静电场的能量 第四节 静电场的能量 1. 何为电容器的能量？ 2. 阐述电场的能量和能量密度的关系？ 思 考 第五节 铁电体 永电体 压电体 铁电体(ferroelectics)是这样一类电介质，它们的电容率并不是常量，而是随场强而变化的。而且，当撤去外电场后，这些电介质仍会留有剩余极化。 铁电性较强的铁电体有酒石酸钾钠和钛酸钡等。 铁电体在极化过程中会显示出电滞现象并形成电滞回线。 一、铁电体 第五节 铁电体 永电体 压电体 永电体或驻极体（electrets）是这样一类电介质，它们的极化强度并不随外电场的撤出而消失，且能长期保留其极化状态。它与铁电体不同的是，其极化状态不受外电场的影响。 钛酸钙，石蜡，碳氢化合物及合成有机高分子材料等都可以用来制备永电体。 永电体常被较多地应用于制作各种换能器，用高分子薄膜永电体作为传声器的震动元件，具有高灵敏度和较好的频率响应等优点。此外，永电体换能器还在放射性检测及超声全息技术等近代技术中得到了很好的应用。 二、永电体 第五节 铁电体 永电体 压电体 压电体（piezoelectrics）是这样一类电介质，当它们在外力作用下发生机械形变(伸长或缩短)时，也会产生极化现象，从而在某些相对应的表面上将产生异号的极化电荷。 典型的压电晶体有石英(SiO2)、酒石酸钾钠(NaKC4H4O6?4H2O)、电气石、钛酸钡(BaTiO3) 等。此外，在一些非晶体、多晶体、聚合物等材料以及金属、半导体、铁磁体和生物体(如木材、骨骼、血管和血浆延伸成的薄膜等)中也发现具有压电性，目前已知的压电体已超过数千种。 压电效应还有逆效应，这就是当对压电体施加电场作用时，晶体会发生机械形变(伸长或收缩)，这种现象称为逆压电效应。 压电效应及其逆效应已被广泛地应用于现代技术中。 三、压电体 1. 铁电体、永电体和压电体的异同？ 2. 举例说明压电效应和逆压电效应的应用？ 思 考 第五节 铁电体 永电体 压电体 重点小结 内容提要 重点难点 静电场中的导体 导体静电平衡条件和静电平衡时导体性质，空腔导体的性质和静电屏蔽 静电场中的电介质 电介质极化机制，极化强度和极化电荷的计算 电容和电容器 平板电容器和球形电容器的计算 静电场的能量 静电场能量和能量密度的计算 铁电体 永电体 压电体 铁电体、永电体、压电体及其应用 第五节 铁电体 永电体 压电体 1. 掌握导体静电平衡条件和静电平衡时导体性质，熟悉空腔导体的性质和静电屏蔽的应用。 2. 掌握无极分子的位移极化和有机分子的取向极化的机制和应用，了解极化强度和极化电荷的计算。 3. 掌握平板电容器和球形电容器的计算，了解静电场能量和能量密度。 4. 掌握压电效应和逆压电效应的原理以及应用。 学习目标 第八章 静电场中的导体和电介质 第一节 静电场中的导体 - F - + E=0 - - - - - - + + + + + + 静电感应 (induction) 在外电场的作用下，导体表面出现感应电荷. 静电平衡: （electrostaticequilibrium） 导体内部和表面都没有电荷的宏观定向运动。 内部的场强处处为零；表面的场强垂直于导体的表面。 一、导体的静电平衡条件 1、导体是个等势体，导体表面是个等势面 导体内部任意两点a、b 之间的电势差： 2、导体表面的场强与表面处处垂直 二、静电平