第04单元：静电介质13.pptVIP

把一块均匀电介质放到静电场中 + + + – – – 取向极化 + + + – – – 位移极化 电介质极化：在外电场作用下，电介质产生一附加电场或电介质出现束缚电荷的现象。 介质内的电场 三、极化强度矢量 单位(SI)：库仑/米2 四、极化强度矢量与极化电荷面密度的关系 l + – + – l + – + – 1 .Gauss 定律 §4 电位移矢量和高斯定律 ––– 有介质时的高斯定理。 对于各向同性电介质，实验表明 ? ––– 介电常数。 例7 平行板电容器，极板间充满?r电介质，板上电荷面密度??0。 求 ? 介质中 E = ? ? C介/ C0 = ? 解： ? ? S2 S1 例8. (P89 例14.7) q q P + + + + + + + – – – – – – – – – – – – R 解： ? 方向：沿径向 求?球外电场分布 ?贴近球表面上的束缚电荷总量。 ? 介质中的电场 是由极化电荷q?与自由电荷q所产一的电场的叠加。 q q P + + + + + + + – – – – – – – – – – – – R 例9 平行板电容器两极板面积为S，极板间有两层电介质。介电常数分别为?1，?2，厚为d1, d2。电容器极板上自由电荷面密度 ??， 求 ? 各介质内的 ? 电容器的电容 + + + + + + – – – – – – d2 d1 ?1 ?2 –? +? 解： ? 作Gauss面S，则 作Gauss面S ?， + + + + + + – – – – – – d2 d1 ?1 ?2 –? +? ? 两极板间的电势差 + + + + + + – – – – – – d2 d1 ?1 ?2 –? +? k a b §5静电场的能量 设某时刻，极板上所带电量为q，板间电压U=q /C，移动dq电量，外力克服电场力所作的功 dq –q C +q 仍以平行板电容器为例 能量密度 电场能量 例10 (P90 例 14.8) R R1 l ?r 解：R1 r R2 内 求两极板间的总能量. 例一：一个球半径为R，体电荷密度为?，试利用 电场能量公式求此带电球体系统的静电能。 球内 球外空间 例二：一平板电容器面积为S，间距d，用电源充电 后，两极板分别带电为+q和-q，断开电源，再把 两极板拉至2d ，试求：?外力克服电力所做的功。 ?两极板间的相互作用力？ 解? ：根据功能原理可知， 外力克服电力的功等于系统能量的增量 电容器两个状态下所存贮的 能量差等于外力的功。 初态 末态 若把电容器极板拉开一倍的距离，所需外力 的功等于电容器原来具有的能量。 解? ：外力反抗极板间的电场力作功 极板间的力 * * 大学物理 本章主要内容 导体在静电场中的静电感应与平衡. 电介质在静电场中的极化现象. 电容器及电场能量. §1 静电场中的导体 - - - + + + - - - 静电感应 一、静电平衡 导体内部和表面都没有电荷作宏观定向运动的状态。 静电平衡状态： 静电平衡条件： s P 3. 电荷分布 。 二. 静电平衡时导体的性质（结果） 1。电场分布 2。电势分布： 等势体等势面。 ① 其内部各处净电荷为零 ，净电荷只能分布在表面。 ②. 其表面上各处的 电荷面密度与当地表面外紧邻处的电场强度的大小成正比。 P ? ?P 例1 + + + + + + + + A ③. 孤立导体处于静电平衡时，它的表面各处的面电荷密度与各处表面的曲率有关，曲率越大的地方，面电荷密度也越大。 + + + + + + + + + + + + + + + + + 由于Q, q为等势体，所以 ? ? R r Q q 例2 说明 + + + – – + + + + + + + + + + + + + + 避雷针 静电屏蔽 ： B + + + + + + + + + ？ + + + + + + - - - - - A 带电体 导体壳 三、导体壳，静电屏蔽 1。空腔内无电荷 是静电平衡时导体内部的场强为零这一规律在技术上的应用。 2。空腔内有带电体 + 带电体 导体壳 A q Q ①壳不接地 ②壳接地 外对内 内对外 外对内 内对外 例1. 两块平行放置的面积为s的金属板，各带电量Q1, Q2;板距与板的线度相比很小。求： ? 静电平衡下, 金属板电荷的分布与周围电场的分布。 ? 若把第二块金属板接地，以上结果如何？ I II III P1 P2 ? ? Q1 Q2 四、有导体存在时，静电场的计算 解：? 电荷守恒 高斯定律 静电平衡条件 I II