大学物理学（第二版）课件：静电场中的导体与电介质.ppt

带电云层避雷针的工作原理++++－－－－－++－+避雷针电子打火器静电屏蔽空腔导体屏蔽外电场接地的空腔导体屏蔽内电场⑵例1两块放置很近的大导体板，面积均为S，两板带电荷分别为q1和q2，求导体板各表面的电荷面密度.设四个表面上的电荷面密度分别为?1,?2,?3和?4解:可认为板上电荷均匀分布在板表面上在板内任取一点P点，E=0①在另一板内任取一点Q点，则两板带电荷分别为q1和q2，则联立以上各式可得04321=-++ssss②③④当时即电荷只分布在两个平板的内表面．可见相对的两面总是带等量异号电荷，而相背的两面总是带等量同号电荷．讨论例2半径为R1的导体球被一个半径分别为R2、R3的同心导体球壳罩着，若分别使导体球和球壳带电+q和+Q，试求：1）导体球和球壳的电势及它们的电势差；2）用导线将球和球壳连接起来，两者电势为多少？解:1）根据静电平衡的条件可知,球壳内表面感应出电荷-q，球壳外表面感应出电荷+q，外表面电荷总量为q+Q.根据高斯定理计算各区的场强分布.由得q-电势差球壳的电势2）用导线连接球和球壳：导体球将变为球壳内表面的一部分，电荷只分布在导体的外表面上.6.2静电场中的电介质6.2.1电介质对电场的影响除导体外，凡处在电场中能与电场发生相互作用的物质皆可称为电介质，而某些具有高电阻率的电介质又称绝缘体．电介质包括气态电介质（如氢、氧、氮等非电离气体）、液态电介质（如水、油、漆、有机酸等）和固态电介质（如玻璃、云母、陶瓷、塑料、石英等）．本章只限于讨论各向同性的均匀电介质.若把电介质放入静电场中，电场会发生什么样的变化呢？+Q–Q+Q–Q静电计测电压介质放入带电平行板之间，指针偏转减小，说明介质具有消弱电场的能力.不同电介质，削弱电场的能力是不同的．为了反映这一物理性质，引入物理量，称为介质的相对介电常数.放入介质前真空中某点场强保持原来电荷分布不变情况下，介质充满全部电场空间后同一点的场强）电介质电介质真空1橡胶3.5He1.0007云母4~7H21.00065玻璃6~8O21.00053纯水80CO1.00069变压器油3NH31.00008聚乙烯2.3木材2.5~7钛酸钡103~104几种常见介质的相对介电常数介电常数：相对介电常数和真空介电常数的乘积，用表示.6.2.2电介质的极化介质的电结构⑴分子中的正负电荷是分布在分子所占空间的，分子中全部电子的影响与一个单独的负电荷等效，这个等效负电荷的位置称为这个分子的负电荷中心；同样，每个分子的全部正电荷也有一个相应的正电荷中心.电介质的分类⑵无极分子电介质有极分子电介质±±±±±±±±±±±±±±±?????????+?????????+?????????+E0E0+++????????????+?????????+?????????++++???E0?????????+?????????+?????????+E0无极分子的位移极化有极分子的转向极化电介质的极化过程⑶6.2.3电极化强度与极化电荷的关系电极化强度矢量:⑴单位体积内的分子电偶极矩的矢量和.电极化强度是宏观的矢量点函数,单位为库仑每平方米(C/m2).电极化强度矢量是用来描述介质极化强弱程度的物理量.电极化强度P与极化电荷q′的关系⑵ΔVl设单位体积内分子数为n，θ为P与dS外法线en的夹角，则可知夹层体积为l|cosθ|dS，因此能够产生dq′的偶极子数为nl|cosθ|dS，电荷量为|dq′|=qnl|cosθ|dS.由于q90o时，ΔV内留下的是负电荷；q90o时,ΔV内留下的是正电荷.整体位于体积元ΔV内的偶极子对q′的共献为零.只有被ΔV的边界所截的偶极子才对q′有共献.电偶极矩p=qldq′=-qnlcosθdS电介质中一定体积ΔV内的极化电荷总量等于电极化强度沿以ΔV为边界的闭合