大学物理第13章 静电场中导体和电介质.ppt

课程指导课二 第13章 静电场中的导体与电介质 §1 导体的静电平衡 §2 电介质的极化 电极化强度 §3 电位移矢量 电介质中的静电场 §4 电容与电容器 §5 静电场的能量 ;基本要求;2. 电介质极化;3. 电容与电容器;4.静电场的能量;分析：（1）根据静电感应和静电平衡时导体表面电荷分布的规律，电荷QA均匀分布在球A表面，球壳B内表面带电荷-QA ,;解：（1）由分析可知，球A的外表面带电3.0?10-8C，球壳B内表面带电-3.0?10-8C，外表面带电5.0?10-8C。由电势的叠加，球A和球壳B的电势分别为;（2）将球壳B接地然后断开，再把金属球A接地，求球A和球壳B内、外表面上所带的电荷以及球A和球壳B的电势。;解：（2）将球壳B接地后断开，再把球A接地，设球A带电qA，球A和球壳B的电势为 ;2. 一平行板电容器中充满相对介电常量为er的各向同性均匀电介质．已知介质表面极化电荷面密度为±s′，则极化电荷在电容器中产生的电场强度的大小为： (A) ． (B) ． (C) ． (D) ． [ ];3. C1和C2两个电容器，其上分别标明 200 pF(电容量)、500 V(耐压值)和 300 pF、900 V．把它们串连起来在两端加上1000 V电压，则 (A) C1被击穿，C2不被击穿． (B) C2被击穿，C1不被击穿． (C) 两者都被击穿． (D) 两者都不被击穿． [ ];4.一平板电容充电后极板上电荷面密度为?0=4.5?10-5C?m-2。现将两极板与电源断开，然后再把相对电容率为?r=2.0的电介质插人两极板之间。此时电介质中的D、E和P各为多少？ ;5.某介质的相对电容率?r=2.8，击穿电场强度为18×106 V·m-1 ，如果用它来作平板电容器的电介质，要制作电容为0.047 ?F，而耐压为4.0 kV的电容器，它的极板面积至少要多大。 ;6. 如图所示，一圆柱形电容器，内筒半径为R1，外筒半径为R2 (R2＜2 R1)，其间充有相对介电常量分别为er1和er2＝er1/2的两层各向同性均匀电介质，其界面半径为R．若两种介质的击穿电场强度EM相同，问： (1) 当电压升高时，哪层介质先击穿？ (2) 该电容器能承受多高的电压？ ;6. 如图所示，一圆柱形电容器，内筒半径为R1，外筒半径为R2 (R2＜2 R1)，其间充有相对介电常量分别为er1和er2＝er1/2的两层各向同性均匀电介质，其界面半径为R．若两种介质的击穿电场强度EM相同，问： (1) 当电压升高时，哪层介质先击穿？ (2) 该电容器能承受多高的电压？ ;7. 电容为C0的平板电容器，接在电路中，如图所示．若将相对介电常量为er的各向同性均匀电介质插入电容器中(填满空间)，则此时电容器的电容为原来的______倍，电场能量是原来的______倍． ;9. 思考题：用力F把电容器中的电介质板拉出，在下述两种情况下， (1)充电后断开电源；(2)维持电源不断开。电容器中储存的静电能量是增加，减少还是不变？;10. 如图所示，一平板电容器，极板面积为S，两极板之间距离为d，其间填有两层厚度相同的各向同性均匀电介质，其介电常量分别为e1和e2．当电容器带电荷±Q时，在维持电荷不变下，将其中介电常量为e1的介质板抽出，试求外力所作的功． ;11. 如图所示，将两极板间距离为d的平行板电容器垂直地插入到密度为r、相对介电常量为er的液体电介质中．如维持两极板之间的电势差U不变，试??液体上升的高度h．;11. 如图所示，将两极板间距离为d的平行板电容器垂直地插入到密度为r、相对介电常量为er的液体电介质中．如维持两极板之间的电势差U不变，试求液体上升的高度h．