第10章-静电场的电介质1.pptVIP

第十章 静电场中的电介质 极化强度 10.3 D的高斯定理 10.4 电容器及其电容 电容器 电容器的联接 10.5 静电场的能量 2、 均匀场 解：由对称性可知,电场分布均匀向下 例5. 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面密度分别为 ,而 板间电压U0=300V, 保持两板电量不变, 将板间一1/4空间充以相对介电常数为 的电介质,求: (1). 板间电压变为多少? (2). 电介质上,下表面的面束缚电荷密度为多大? 板的两部分间的电压应该相等, 有: 根据电荷守恒: 无介质时电压为300V, 可知: (2)表面束缚电荷大小: 上表面法向与P相反,极化电荷为负, 下表面法向与P相同,极化电荷为正. 改变介质的大小与位置,会有什么样的结果 思考 孤立导体的电容 5毫升 0 5毫升 导体具有储存电荷的本领 电容：孤立导体所带电量q与其电势V 的比值。 法拉（F= C·V-1 ） 孤立导体球 孤立导体球的电容为： 电势： 孤立导体的电容仅取决于导体的几何形状和大小，与导体是否带电无关。 地球的电容： 电容器： 一种储存电能的元件。由电介质隔开的两块任意形状导体组合而成。两导体称为电容器的极板。 电容器的符号： 电容器电容：极板电量q与极板间电势差VAB之比值。 电容器的电容计算 1、平板电容器的电容 d + + + + + - - - - - B A -q +q E S 电容： ：相对电容率 2. 球形电容器的电容 RA RB 当 （孤立导体球的电容） 当 RA RB 3. 圆柱形电容器电容 由高斯定理计算得： l r 圆柱形电容器电容： 设极板间距为d （ ） 当 计算电容器电容的步骤： 1、计算极板间的场强E 2、计算极板间的电势差 3、由电容器电容定义计算C 1.电容器的串联 C1 C2 Cn VAB 设各电荷带电量为q 串联电容器的等效电容的倒数等于各电容的倒数之和。 结论： … 等效电容： * * 主要内容 10.1 电介质对电场的影响 10.2 电介质及其极化 10.3 D的高斯定律 10.4 电容器与电容 10.5 电容器的能量 分子中的正负电荷束缚的很紧，介质内部几乎没有自由电荷。 电介质的特点： 电介质： 电阻率很大，导电能力很差的物质，即绝缘体。 （常温下电阻率大于107欧·米） 电介质的定义及特点 10.1 电介质对电场的影响 电介质对电场的影响 实验表明,当在真空电场中放入电介质时,电场将会发生变化. 例: 在已达到静电平衡的两平行带电金属板引 入电介质 相对介电常数 10.2 电介质及其极化 两大类电介质分子结构： 分子的正、负电荷中心在无外场时重合。不存在固有分子电偶极矩。 1. 无极分子： = CH4 H2O 分子的正、负电荷中心在无外场时不重合，分子存在固有电偶极矩。 2. 有极分子： = 电偶极子 1、无极分子的位移极化 ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± E 在外电场的作用下，介质表面产生电荷的现象称为电介质的极化。 由于极化，在介质表面产生的电荷称为极化电荷或称束缚电荷。 + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - 无极分子在外场的作用下由于正负电荷发生偏移而产生的极化称为位移极化。 2、有极分子的转向极化 + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - Eo F F + - Eo 有极分子在外场中发生偏转而产生的极化称为转向极化。 外电场： 极化电荷产生的电场： 介质内的电场： 击穿：在强电场作用下电介质变成导体的现象。 空气的击穿电场强度约为： 矿物油的击穿电场强度约为： 云母的击穿电场强度约为： 电极化强度 是反映介质极化程度的物理量。 没极化： 极化时： + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - Eo 电极化强度定义： （C· m-2 ） 实验表明： 对于各向同性的均匀电介质，其中任一点处的电极化强度与该点的总场强成正比。 极化率?e与电场强度E无关，取决于电介质的种类。 介质的极化率 电极化强度与极化电荷的关系： 设在均匀电介质中截取一斜柱体。体积为?V。 l 结论： 均匀电介质表面产生的极化电荷面密度等于该处电极化强度沿