大学物理教学资料汇编-第七章.pptVIP

二、电荷守恒定律 (Law of conservation of electric charge ) 在一个与外界没有电荷交换的系统内，无论进行怎样的物理过程，系统内正、负电荷量的代数和总是保持不变。 例：　　　 力的大小的数学表达形式 : 矢量形式: 3 连续分布电荷的场强 求解连续分布电荷的电场的一般步骤： 依几何体形状和带电特征任取电荷元dq； 1.起于正电荷（或无限远处），终于负电荷（或无限远处），无电荷处不中断。 例题7-17 将半径为R2 的圆盘在盘心处挖去半径为R1的小孔,并使盘均匀带电。试通过用电势梯度求电场强度的方法，计算这个中空带电圆盘轴线上任一点P处的电场强度。 §7-7 电容器的电容 §7-10 静电场的能量 例题7-25 球形电容器 因为 所以 所以 电容器两极板间如果充满某种相对电容率为 的电介质，则上面三种电容器的电容分别为 平行板电容器： 圆柱形电容器： 球形电容器： 电容器的重要性能指标：电容、耐压值。 三、电容器的串联和并联 1.串联： … +q -q +q -q +q -q 所以 串联等效电容器的电容倒数等于每个电容器电容倒数之和。电容器串联后总的耐压值为每个的耐压值之和，提高了耐压。 3.混联： 根据电路连接计算 满足容量和耐压的特殊要求 2.并联： 电容器并联不能增大耐压值，但可以增大电容 … +q -q +q -q +q -q +q -q +q -q +q -q +q -q 例 空气平板电容器，极板面积为Ｓ，两板间距离为d，平行插进面积相同，厚为d/3的金属板，求电容器的电容量。 d 解：两板间电势差为 + + + + + + + + - - - - - - - - 还可利用电容器的串联来求解 A B 注意：充满均匀电介质后，电容器的电容量会增加为原来的εr倍。 §7-8 静电场中的电介质 电介质：电阻率很大,导电能力很差的物质。 电介质的特征：原子或分子中的电子与原子核结合力很强，电子处于束缚状态，一般可看作理想绝缘体。 电介质的极化：当电介质处于电场中达到静电平衡时，在电介质的表面层或电介质体内会出现电荷，这种现象就叫电介质的极化。 §7-8，9静电场中的电介质 电介质中的高斯定理 一. 电介质及其极化(polarization) 电介质的分类 有极分子(polar molecules) 水、氨、一氧化碳、氯化氢等 + _ 无极分子(nonpolar molecules) 如氦、氮、甲烷的分子。 _ + 电偶极矩为零 +q -q 电介质的极化共同效果 ----- 2. 有电场时 边缘出现电荷分布 极化电荷( Polarization charges) 束缚电荷( bound charges) 1.无电场时 有极分子 无极分子 分子热运动，各分子电偶极矩的取向杂乱无章， 整个电介质宏观上对外呈电中性 极化机理: + + + + + + + 两端面出现 极化电荷层 转向外电场 加上外场 + - 无极性 + - + - + - 有极性 分 子 材 料 极化了！ 极化了！ 束缚电荷 束缚电荷 有极分子介质-----取向极化 (orientation polarization) 无极分子介质-----位移极化(displacement polarization) 1、电极化强度的定义 单位体积中分子的电偶极矩的矢量和叫作电介质的电极化强度。 2、关于电极化强度的说明 电极化强度是用来表征电介质极化程度的物理量； 单位：C.m-2，与电荷面密度的单位相同； 若电介质的电极化强度大小和方向相同，称为均匀极化；否则，称为非均匀极化。 二、电极化强度 三、电极化强度和极化电荷面密度的关系 在电介质中取一长为l、面积为ΔS的柱体， 电极化强度的大小为 平板电容器中的均匀电介质，其电极化强度的大小等于极化产生的极化电荷面密度。 l +σ0 -σ0 -σ +σ P 一般情况下， 介质极化所产生的极化电荷面密度等于电极化强度沿介质表面外法线的分量 + + + + - - - - 四、电介质对电场的影响 在电介质内，电介质极化减弱了场强 空间任一点总电场 总电场 外电场 束缚电荷电场 由于电介质中，外电场与极化电荷的电场方向相反,所以电介质中的合场强总小于外场强。 +σ0 -σ0 -σ +σ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - 取圆柱形高斯面如图中虚线所示，则 又 由于S1在导体中， 五.有电介质时的高斯定理 令 代入上式并移项，得 定义：电位移矢量 有电介质时的高斯定理 电位移线的描画方法同电场线的描画。垂直于电位