大学物理电磁学6静电场中的电介质(绝缘体).pptVIP

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色彩127 红0浓度255 绿170亮度83 蓝166公式标准12毫米下标/上标7毫米符号18毫米次符号12毫米静电场与物质的相互作用: 静电场中的导体、电介质上讲: 静电场中的导体相互作用机制，平衡时 分布 ; 分布本讲: 静电场中的电介质（绝缘体）要点:电介质的极化及其描述.介质中的高斯定理. 矢量.求解电介质中的的电场.4. 电容及其计算

e+物质结构中存在着正负电荷第六节 静电场中的电介质一. 电介质（有极分子,无极分子）的极化及其描述+-有极分子有极分子电介质+- 无极分子无极分子电介质

无极分子电介质1.极化现象无外场+-+-+-++-+- -外场中(位移极化)出现束缚电荷和附加电场++--+--------- ++++++++

统一描述出现束缚电荷有极分子电介质无外场+-外场中(转向极化)出现束缚电荷和附加电场位移极化和转向极化微观机制不同,宏观效果相同。+-

2. 金属导体和电介质比较有大量的自由电子金属导体特征电介质（绝缘体）基本无自由电子,正负电荷只能在分子范围内相对运动模型与电场的相互作用宏观效果“电子气”静电感应电偶极子无极分子电介质:位移极化有极分子电介质:转向极化静电平衡导体内导体表面感应电荷内部:分子偶极矩矢量和不为零表面:出现束缚电荷（极化电荷）

3.极化现象的描述1) 从分子偶极矩角度单位体积内分子偶极矩矢量和 —— 极化强度。介质极化率总场设分子数密度:n每个分子的偶极矩:实验规律:

2)从束缚电荷角度作如图斜圆柱极化面电荷密度等于极化强度的外法线分量n:分子数密度极化强度:

二. 电介质中的电场1.总场= 外场+ 极化电荷附加电场:2. 介质中的高斯定理静电场高斯定理自由电荷极化电荷

自由电荷极化电荷自由电荷定义:电位移矢量电介质中的高斯定理:电位移矢量通过静电场中任意封闭曲面的通量等于曲面内自由电荷的代数和

电介质中的高斯定理:穿过闭合曲面的通量仅与有关.◆特例: 真空——特别介质◆与均有关注意:电位移矢量回到:

3. 如何求解介质中电场？本课程只要求特殊情况各向同性电介质分布具有某些对称性令介质的相对电容率(1)各向同性电介质:为常数得真空电容率介质电容率式中,

才能选取到恰当高斯面使积分能求出.(2)分别具有某些对称性步骤:对称性分析，选高斯面.注意: 的对称性 —— 球对称、轴对称、面对称.电介质分布的对称性均匀无限大介质充满全场介质分界面为等势面介质分界面与等势面垂直

例:已知:平行板电容器充一半电介质:求:解:介质分界面 等势面，未破坏各部分的面对称性，选底面与带电平板平行的圆柱面为高斯面。

同理:电量不变:又:解得:

充介质后比较:充介质前

第七节 电容 电容器提高单位水位所注入的水量容器储水能力导体储存电荷能力电容器储电能力极板间距 线度由于静电屏蔽,值稳定。与周围导体,电介质,带电体分布有关提高单位电势所增加的带电量两极板间电势差为一个单位时,极板的带电量。一. 电容类比:

取决于本身形状,大小与其孤立导体电容是否带电无关。二.电容的计算[例1] 半径 的孤立金属球的电容孤立导体:周围无其他导体，电介质，带电体.设其带电量为 令则金属球电势:由电容定义:

[例2] 推求圆柱型电容器,平行板电容器,球形电容器公式,并总结求电容器电容的一般方法。求:已知:得:解:设极板带电量作半径 ，高的同轴圆柱面为高斯面.

由电容定义:电容器两极板间电势差:

球形电容器平行板电容器

总结:求电容器电容的一般方法设极板带电选高斯面,求求电容器两极板间电势差由电容定义

解:设单位长度带电（导体内）（导体间）

三. 电容器的串并联练习. 8-35(2)不变