第10章 静电场中导体与电介质.ppt

问题： 1、在两板间插入一中性金属平板，求板面的电荷密度。 2、如果第三板接地，又如何？ 3、剪掉第三板接地线，再令第一板接地，又如何？ 例2.已知R1 R2 R3 q Q 求 ①电荷及场强分布；球心的电势 ②如用导线连接A、B，再作计算 解: 由高斯定理得 电荷分布 场强分布 球心的电势 场强分布 球壳外表面带电 ②用导线连接A、B，再作计算 连接A、B， 中和 球壳内表面包括球A表面都没有净电荷。 §10-2 电容和电容器 + + + + + + + + + + 导体的一个重要应用 ——储存电荷 一个大小与形状一定的导体能储存多少电荷？ 导体表面处的电势和场强为： 过高的电势与场强会将导体周围的介质击穿，导体放电 希望导体在一定的电势下，带电量越大越好。 电容：导体储存电荷能力的度量。 例：孤立导体球 一、孤立导体的电容 物理意义：使导体升高单位电势所需要的电量。 理论与实践均已证明：导体的电容由导体本身的性质（大小与形状）及其周围的介质环境决定 , 与导体是否带电无关！ 。 + + + + + + + + + + + 1、定义式 2、单位 法拉 符号：F 1F = 1C/V 二、电容器的电容 静电屏蔽 比值 C 与 q 无关，由导体的形状、大小、相对位置及介质环境决定，叫作电容器的电容。 孤立的带电导体会与周围的其他带电体相互影响 B - - - - - - - - - - 导体组合,使之不受周围导体的影响 ——电容器 C 1.平行板电容器 已知：S、d、?0 1.设A、B分别带电+q、-q 2. A、B间场强分布 3. 电势差 4. 由定义 讨论 与 有关 ； 2.圆柱形电容器 已知： 1. 设?? 2.场强分布 3.电势差 4.由定义 3.球形电容器 已知 1.设+q、-q 2.场强分布 3. 电势差 4. 由定义 讨论 孤立导体的电容 计算电容器电容的一般方法： * 令电容器的两极板带等值异号的电荷q ; * 求出两极板之间的电场强度; * 计算两极板间的电势差UAB ; * 由电容的定义 C = q / UAB 求得电容 。 1.电容器的串联 C1 C2 C3 C4 U C 三.电容器的联接 U 2.电容器的并联 a b C1 C2 C3 C4 U 有极分子：分子正负电荷中心不重合。 无极分子：分子正负电荷中心重合； 电介质 C H + H + H + H + 正负电荷 中心重合 甲烷分子 + 正电荷中心 负电荷 中心 H + + H O 水分子 ——分子电偶极矩 一、电介质的极化 10—3、静电场中的电介质 The Polarization of Dielectric 1.无极分子的位移极化 - - + He +- + - +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- 均匀介质 + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- +- 非均匀介质 +- +- +- +- +- -q q + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - 1）位移极化是分子的等效正负电荷作用中心 在电 场作用下发生位移的现象。 2）均匀介质极化时在介质表面出现极化电荷， 而非均匀介质极化时，介质的表面及内部 均可出现极化电荷。 极化电荷 极化电荷 结论： 2. 有极分子的转向极化 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 无外电场时 电矩取向不同 两端面出现 极化电荷层 转向外电场 加上外场 电极化强度(矢量) 单位体积内分子电偶极矩的矢量和 描述了电介质极化强弱，反映了电介质内分子电偶极矩排列的有序或无序程度。 二、极化强度 显然，P 值越大，表示极化程度越高。 三.极化强度与极化电荷的关系 大量实验证明：对于各向同性的电介质， 极化强度 与电场 有如下关系： ---电极化率（由介质本身 性质决定的常数，是反映 介质本身性质的物理量。 均匀介质极化时，其表面上某点的极化电荷面密度，等于该处电极化强度在外法线上的分量。 四. 电位移 电介质中的高斯定理 真空中的高斯定理 电介质中的高斯定理 以充满均匀电介质的