[工学]第五章静电场中的电介质.pptVIP

第五章 静电场中的电介质 * * 一、基本概念 1 电介质 无极分子电介质（非极性分子电介质） 有极分子电介质（极性分子电介质） 3 束缚电荷 4 极化现象 5 电极化强度 二、D的高斯定理 正确理解高斯定理的三种描述 例2 两块靠近的平行金属板间原为真空，使它们分别带上等量异号电荷直至两板上面电荷密度分别为 和 ,而板电压 这时保持两板上的电量不变，将板间一半空间充以相对介电常数为 =5的电介质，求板间电压变为多少？电介质表面的束缚电荷密度多大？（忽略边缘效应） 例1 一个带正电的金属球，半径为R，电量为q，浸在一个大油箱中，油的相对介电常数为 ， 求: 球外的电场分布以及贴近金属球表面的油面上的束缚电荷总量 ,及束缚电荷产生的场强. 三、电容(Capacity) 1 定义 导体所带电量q与相应的电势的比值是一个与导体所带电量无关的量，成为电容。即C=q/U。反映了导体储存电荷和电能的能力 导体组合称为电容器(Capacitor) 2 电容计算 (1)平行板电容器； (2)球形电容器； (3)柱形电容器 3 电容器的串联和并联 例 1 已知平行板电容器的尺寸和介质 的相对介电系数，且均匀介质厚度为 t, 求：1 电容器的电容 2 当两极板电压为V时， 电容器所带电量 3 保持V不变，极板上自由电荷 和束缚电荷面密度 4 介质中的E, D, P 5 空气中的E, D, P 例2 已知一金属球一半在空气中，一半 在油中，球上浄电荷为Q, 问：球的上下表面各有多少电荷？ （油的介电系数已知，球半径已知） 问题1: 电通量表达式的意义 问题2: 当外壳B接地时,为什么 外壳电荷为0,证明之. 问题3: 当内球A接地时,为什么 A球带电荷,且为负,证明之. 问题4: 两相同的金属板,一个板带电,另一个板不带电,将不带电的板接地,电荷分布图. 问题5: 大地带电量如何计算? 问题6: 有电介质时电场如何计算? 束缚电荷如何计算? 问题7: 关于电容的简单计算? 四、电场的能量(Energy) 平行板电容器能量： 能量密度:（从特殊导出，但具有普遍性） 电场能量： 例 一球形电容器，内外球的半径分别为 ，两球间充满相对介电常数为 的电介质，求此电容器带有电量Q时所储存的电能。 问题: 电势能与电能的区别? 静电场内容的总结: 两个方程 两个现象 四个物理量 1.两个完全相同的电容,串联后与电源 相连,现将电介质插入其中的一个 问:a.总电容如何变化? b.两个电容上电量的关系? c.两个电容上电压的关系? d.总能量如何变化? 2.如果某带电体其电荷的体密度增大 为原来的两倍,则电场的能量变为原 来的多少倍? 3.将一平行板电容器充电后切断电 源,并插入电介质, 问: 场强,能量是原来的多少倍? *