电介质.pptVIP

第十章 静电场中的导体和电介质 　 一、导体的静电平衡条件 1.静电感应现象 2.导体的静电平衡条件 说明： （1）上述结果是由特例得到，实际上? 与表面曲率不存在单一的函数关系 （2）尖锐部分? 较大，平坦部分? 较小，凹进部分? 最小 　 内球接地有U1＝0 球壳电势 电介质：内部几乎没有可以自由运动电荷的物体，又称为绝缘体 一.电介质的分类 有极分子电介质：无外电场时分子正负电荷中心不重合 　 二.电介质的极化 1.无极分子的极化 　 2.有极分子的极化 四、电荷面密度与曲率半径的关系 实验指出：导体表面曲率半径愈小处，电荷面密度愈大。 如图，两导体球相距无穷远，半径分别 为R1和 R2，用导线连接后形成 静电平衡，带电量分别为Q1和 Q2，求 Q1 Q2 Q1 Q2 五、静电现象及应用 （1）尖端放电 避雷针 （2）静电除尘 （3）静电屏蔽 静电屏蔽 （1） 放在空腔导体中的物体，因空腔导体屏蔽了外电场而不受外电场的影响。 - - - - + + + - + + （2） 要使带电体不影响外界，可将它放进空腔导体内，并将导体外表面接地。 [例1]两块放置很近的大导体板，面积均为S，试讨论以下情况空间的电场分布及导体板各面上的电荷面密度.(1)两板所带电荷等值异号；(2)两板带等值同号电荷；(3)两极板带不等量电荷 设四个表面上的电荷面密度分别为?1、?2、?3和?4 解：假设板上电荷均匀分布在板表面上 作两底分别在两导体板内而侧面垂直于板面的闭合柱面为高斯面 板内任一点P点的场强为零 Ⅰ Ⅱ Ⅲ (1)设两板带等值异号电荷+q 和-q： ----电荷分布在极板内侧面 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 由场强叠加原理有 方向向右 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 同理 (2)设两板带等值同号电荷+q： ----电荷分布在极板外侧面 由 有 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 由场强叠加原理可得 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 方向向左 方向向右 (3)设两极板所带电量分别为q1和q2： 可得 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 由场强叠加原理有 Ⅰ Ⅱ Ⅲ q Q ? R1 R2 R3 [ 例]半径为R1的导体球带有电荷q，此 球外套一内、外半径分别为R2、R3的同心导体球壳，它带有电荷Q。求它们的电势和电势差。 静电感应 Q+q ? R1 R2 R3 q -q + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + q + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + [解] 电荷分布： 内球表面+q 球壳内表面-q 球壳外表面Q+q 场强分布： Q+q ? R1 R2 R3 q -q + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + 内球电势 外球电势 Q+q ? R1 R2 R3 q -q + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + 两球电势差 若用导线将两球连接 电荷Q+q分布在球壳外表面。 电势： Q+q ? R1 R2 R3 q -q + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + 若外球接地： 外球接地，其外表面电荷等于零。 两球电势差不变。 若内球接地：？ 两球电势差： 设内球表面带电荷q’，则球壳内表面带电荷-q’，球壳外表面带电荷(Q＋q’) 因r3 r1 r3 r2 , 所以 q’0 无极分子电介质：无外电场时分子的正负电荷中心重合 甲烷 CH4 §10-2 静电场中的电介质 水 H2O 具有固有电矩的分子称有极分子 没有固有电矩的分子称为无极分子 无极分子的极化是由于分子中的正负电荷中心在外电场作用下发生相对位移的结果 ----位移极化 诱导电偶极矩 有极分子的极化是由于分子偶极子在外电场的作用下发生转向的结果 ----转向极化 三、电介质中的电场 + + + + + + + + + 电介质中的场强： + + + + + 由实验可知 ,在充满电场的均匀电介质中 —电介质的相对介电常数（相对电容率） ，为 ?1的纯数 —电介质的介电常数（电容率） 。 * * * 静电感应：外电场的作用导致导体中电荷重新分布而呈现出带电的现象 静电平衡状态：导体内部和表面上都没有电荷的定向移动状态 §10-1 静电场中的导体 无外电场 加外电场---电子在电场力作用下运动 导体