第五章 静电场中的导体与电解质.ppt

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 §5.5 静电场的能量 电容器的充电与放电 + + + + + + + + + - - - - - - - - - 一、电容器的电能 电容器贮存的电能 + 二、静电场的能量 　能量密度 物理意义　电场是一种物质，它具有能量. 电场空间所存储的能量 电场能量密度 　例1 如图所示,球形电容器的内、外半径分别为 和　 ，所带电荷为　　若在两球壳间充以电容率为　 的电介质，问此电容器贮存的电场能量为多少？　　 解 （球形电容器电容） 讨 论 （1） （2） （孤立导体球贮存的能量） * 第五章 静电场中的导体 和电介质 静电场中的导体； 电容和电容器； 静电场中的电介质； 有介质时的高斯定理 静电场的能量 + + + + + + + + + 一、导体的静电平衡 感应电荷 §5.1 静电场中的导体 导体：导电性能好的物体。 绝缘体：导电性能极差的物体，也称为电介质。 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 导体内电场强度 外电场强度 感应电荷电场强度 + + + + + + 导体是等势体 静电平衡条件 （1）导体内部任何一点处的电场强度为零； （2）导体表面处的电场强度的方向,都与导体表面垂直. 导体表面是等势面 导体内部电势相等 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 作扁圆柱形高斯面 S 三、静电平衡导体表面附近的电场 表面电场强度的大小与该表面电荷面密度成正比 + + + + + + + + + 注意 导体表面电荷分布与导体形状以及周围环境有关. 导体表面电荷分布 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 尖端放电现象的利用 请大家见书 P101【例5.1】 请大家见书 P101【例5.2】 四、静电屏蔽 1、屏蔽外电场 外电场 空腔导体可以屏蔽外电场, 使空腔内物体不受外电场影响.这时,整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等. 空腔导体屏蔽外电场 接地空腔导体 将使外部空间不受 空腔内的电场影响. 问：空间各部 分的电场强度如何 分布 ？ 接地导体电势为零 2、屏蔽腔内电场 + + + + + + + + 请大家见 P129 [例5-1] 请大家见 P129 [例5-2] 一、孤立导体的电容 例如 孤立的导体球的电容 地球 单位 §5.2 电容和电容器 二、电容器 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. 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 例1 平行平板电容器的极板是边长为 的正方 形，两板之间的距离 .如两极板的电势差 为 ，要使极板上储存 的电荷,边长 应取多大才行. 解 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 三、电容器的串联和并联 1、电容器的并联 2、电容器的串联 ＋ ＋ + + + + + + + - - - - - - - 一 电介质对电容的影响 相对电容率 相对电容率 电容率 + + + + + + + -