大学物理第08章静电场中的导体和电介质.ppt

H+ H+ H+ H+ C-4 无极分子：CH4 ? 有极分子：H2O H+ H+ O-- ? ? 1.1 电介质 分子中的正负电荷束缚很紧，介质内部几乎没有自 由电荷。 1.电介质的极化 电介质 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ? ? ? ? ? ? ? ? ? + ? ? ? ? ? ? ? ? ? + ? ? ? ? ? ? ? ? ? + E0 E0 + + + ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? + ? ? ? ? ? ? ? ? ? + ? ? ? ? ? ? ? ? ? + + + + ? ? ? E0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? + ? ? ? ? ? ? ? ? ? + ? ? ? ? ? ? ? ? ? + E0 1.2 电介质的极化过程 无极分子的位移极化 有极分子的转向极化 在外电场的作用下，介质表面产生电荷的现象称为电介质的极化。 电介质的极化的结果： 电介质的极化： 2. 极化强度与极化电荷 描述电介质的极化程度的物理量。 （Cm-2） 电极化强度为矢量。 2.1 极化强度 设?V内各分子电偶极矩都相同： 则 2.2 极化电荷与极化强度的关系 极化体电荷与极化强度的关系： 只有跨过闭合面边界的分子对闭合面内极化电荷代数和有贡献 闭合面内极化电荷代数和等于因极化而穿过闭合面边界的电荷代数和（“穿出”的贡献为正， “穿入”的贡献为负）的负值。 极化面电荷与极化强度的关系： P ?S en P 例8-3 半径为R的介质球被均匀极化，极化强度为P。求： （1）电介质求表面极化电荷的分布； （2）极化电荷在球心处所激发的场强。 解： （1） （2） 3.电位移矢量 电介质中的高斯定理 1.1 电位移矢量 在静电场中，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的代数和。 1.2 电介质中的高斯定理 线性且各向同性的电介质： 一般情况： 1.4 用高斯定律计算有电介质时的电场强度 R r d ?r 解： （1） （2） （3） r r r R R R R+d R+d R+d D E V O O O (a) (b) (c) D、E、V～r关系曲线 作业： 6-8、6-10 1.孤立导体的电容 单位: C决定于导体的形状、大小及周围的电介质，与导体带电荷无关。 2.电容器的电容 空腔导体B与其腔内的导体A组成的导体系，叫做电容器，A、B为电容器的两极板，导体A、B相对两表面上所带的等值异号的电荷量为电容器所带的电量。 2.1 电容器 -q +q 电容器 B A * * §8-1 导体的静电平衡性质 §8-2 静电场中的电介质 §8-3 电容和电容器 §8-4 静电场的能量 1．导体的静电平衡 1.1 导体 (b) E=0 (c) F E0 (a) -e 1.2 导体的静电平衡过程 2.导体静电平衡时的性质 电荷： 1）导体内部无处处无未抵消的净电荷存在，电荷只分布在导体表面。 3）对孤立导体，导体表面曲率越大的地方，电荷密度越大，电场强度也越大，反之越小。 导体内部无净电荷 证明：2） ?S en E 导体表面电荷面密度与曲率的关系 避雷针 3.空腔导体 3.1 腔内无电荷的情况 1）腔内的电场强度为零，不管外界的电场怎样。 2）电荷只分布在外表面上，内表面处处无电荷。 实心导体与空心导体等效 3.2 腔内有电荷的情况 空腔内表面所带电荷与腔内带电体所带电荷的代数和为零。 3.3 静电屏蔽 内屏蔽： 外屏蔽： 防静电屏蔽袋 屏蔽线 高压电防护服 高压作业 解: （1） （2） （3） 例8-2 两块大导体平板，面积为S ，分别带电q1和 q2，两板间距远小于板的线度。求平板各表面的电荷密度。 ?2 ?3 ?4 ?1 q1 q2 B A 解： 电荷守恒 导体板内 E = 0 ?2 ?3 ?4 ?1 q1 q2 B A 作业： 6-2、6-7