大学物理上（南京理工大学）第九章 静电场中的导体和电介质.pptVIP

+ + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - 例2 一平行平板电容器充满两层厚度各为 和 的电介质，它们的相对电容率分别为 和 , 极板面积为 . 求（1）电容器的电容；（2）当极板上的自由电荷面密度的值为 时，两介质分界面上的极化电荷面密度. - - - - - - + + + + + + + + + + + + - - - - - - 解（1） + + + + + - - - - - + + + + + + + + + - - - - - - - - - + + + + + - - - - - （2） 例3 常用的圆柱形电容器，是由半径为 的长直圆柱导体和同轴的半径为 的薄导体圆筒组成，并在直导体与导体圆筒之间充以相对电容率为 的电介质.设直导体和圆筒单位长度上的电荷分别为 和 .　求（1）电介质中的电场强度、电位移和极化强度；（２）电介质内、外表面的极化电荷面密度；（３）此圆柱形电容器的电容． 解（1） （２）由上题可知 真空圆柱形电容器电容 （３）由（１）可知 单位长度电容 例4. 已知:导体球 介质 求:? 球外任一点的 ? 导体球的电势 解: 过 点作高斯面得 电势 一 孤立导体的电容 例如 孤立的导体球的电容 地球 单位 9-3 电容器的电容 使导体升高单位电位所需要的电量 + + + + + + + + + ε o + 二 电容器的电容 电容器电容 电容的大小仅与导体的形状、相对位置、其间的电介质有关. 与所带电荷量无关. 三 电容器电容的计算 1）设两极板分别带电 ； 2）求 ； 3）求 ；4）求 . 步骤 1 平板电容器 + + + +++ - - - - - - （2）两带电平板间的电场强度 （1）设两导体板分别带电 （3）两带电平板间的电势差 （4）平板电容器电容 讨论 与 有关 ； 插入介质 平行板电容器电容 2 圆柱形电容器 （3） （2） （4）电容 ++++ ---- （1）设两导体圆柱面单位长度上 分别带电 * 第九章 静电场中的导体和电介质 hpwu-2010 * 一 理解静电场中导体处于静电平衡时的条件，并能从静电平衡条件来分析带电导体在静电场中的电荷分布. 三 理解电容的定义，并能计算几何形状简单的电容器的电容. 四 了解静电场是电场能量的携带者，了解电场能量密度的概念，能用能量密度计算电场能量. 教学基本要求 二 了解电介质的极化及其微观机理，了解电位移矢量 的概念，以及在各向同性介质中， 和电场强度 的关系 . 了解电介质中的高斯定理，并会用它来计算对称电场的电场强度. 一 静电感应 静电平衡条件 9-1 静电场中的导体 二 静电平衡时导体上电荷的分布 + + + + + + + + + + 结论 导体内部无电荷 1　实心导体 2　有空腔导体 空腔内无电荷 电荷分布在表面上 内表面上有电荷吗？ 若内表面带电 所以内表面不带电 + + - - 结论 电荷分布在外表面上（内表面无电荷） + + + + + + + + + + 矛盾 导体是等势体 空腔内有电荷 电荷分布在表面上 内表面上有电荷吗？ 结论 当空腔内有电荷 时,内表面因静电感应出现等值异号的电荷 ，外表面有感应电荷 （电荷守恒） + + + + + + + + + + + 为表面电荷面密度 作钱币形高斯面 S 3　导体表面电场强度与电荷面密度的关系 表面电场强度的大小与该表面电荷面密度成正比 + + + + + + + + + ★导体表面电荷分布与导体形状以及周围环境有关. 4　导体表面电荷分布 导线 证明:用导线连接两导体球 即 则: 带电导体尖端附近电场最强 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，即尖端放电 . 尖端放电会损耗电能, 还会干扰精密测量和对通讯产生危害 . 然而尖端放电也有很广泛的应用 . 尖端放电现象 尖端放电现象的利与弊 电风实验 + + + + + + + + + + 避雷针 尖端放电现象的利