第7章导体与介质中的电场探讨.ppt

静电场;在这种情况下的特点：场分布改变 ; 自由电荷;一、静电感应;1.过程;;证明:;;;; 带电导体尖端附近的电场特别大，可使尖端附近的空气发生电离而成为导体产生放电现象．; 电风实验 ;;这与静电场环路定理相矛盾，是不可能的.;说明：腔内的场与腔外(包括壳的外表面)的电量及分布无关;（2）如果空腔内有电荷+ q ：;1)壳是否带电? 2)腔外是否有带电体?;当腔外表面接地时，腔内电荷的场不影响腔外;静电屏蔽：;3.Gauss定理 电势概念;[例一] 相距很近的平行导体板 ，分别带电 求电荷分布. ;由（1）、（2）、（3）、（4）解得：;;〈2〉将 B 接地再重新绝缘，结果如何？;设A 带电 则 ;;一、电流强度与电流密度 ;2、电流密度;电流密度与载流子的运动速度的关系:; 电流密度为矢量, 其方向沿正电荷运动的速度方向: ;3、电流强度与电流密度的关系: ;4、稳恒电流的条件： ;二、电源及电源电动势 ;2、电源的电动势;一、电介质及其极化机制;静电场; 导体中含有许多可以自由移动的电子或离子。然而也有一类物质电子被束缚在自身所属的原子核周围或夹在原子核中间，这些电子可以相互交换位置，多少活动一些，但是不能到处移动，这就是非导体或绝缘体。绝缘体不能导电，但电场可以在其中存在，并且在电学中起着重要的作用.;;;无极分子只有位移极化，感生电矩的方向沿外场方向.;均匀介质极化的结果--表面产生极化面电荷; 在外电场中，均匀介质内部各处仍呈电中性，但在 介质表面要出现电荷，这种电荷不能离开电介质到 其它带电体，也不能在电介质内部自由移动。称它为 束缚电荷或极化电荷.;单位体积内分子偶极矩矢量和——极化强度.;;电介质表面出现厚度l的束缚电荷层;极化面电荷密度等于极化强度的外法线分量;极化强度通过某封闭曲面的通量等于曲面内极化电荷代数和的负值;三.介质中的高斯定理;回到：;令;才能选取到恰当高斯面使 积分能求出.;;;[例]已知：平行板电容器 ;;同理：;;比较：;一.电介质的极化;孤立导体的概念;;例:孤立导体球的电容;由两个导体组成,它们可以将电场集中在两者之间,不会受外界导体或其他带电体影响,因而有一定的电势差.;在电路中：通交流、隔直流； 与其它元件可以组成振荡器、时间延迟电路等； 储存电能的元件； 真空器件中建立各种电场； 各种电子仪器。;三种常见的电容器;(2)圆柱形电容器的电容;;（1）串联:;电容器的电容;一.带点体系的静电能;一 、带电体系的静电能 ;（2）点电荷间的相互作用能;注意：先移 ，还是先移 ，系统形成后，电场的能量是一定的。;（3）一个带电体的静电自能就是组成它的各 电荷之间的静电相互作用能。; 电容器充放电的过程是能量从电源到使用电器（如灯炮）上消耗的过程.;储存在电容器中的静电能量为:;以平板电容器为例：;又可写成:;例：求充满均匀电介质的球形电容器的电场能量。;当电介质充满电容器时,电介质电容器的电容是设空气电容器的电容C0 的?r; (2)用电场能量计算球形电容器的电场能量.;例：一个导体球半径为R,带电量为Q，试利用 电场能量公式求此带电球的静电能。;计算电场能的步骤：;解： (1) 根据功能原理可知，外力的功等 于系统能量的增量;例：一平板电容器，极板间无电介质时联在电压为U的电源上.问：(1)电容器储存的能量.(2)充电后，断开电源,再插入相对电容率为?r ,厚度为d的电介质板??则电容器储存的能量又是多少？(3)插入过程中外力所做的功是多少？;则：外力做功为;静电场的能量