第二章静电场中导体和电介质.pptVIP

二、电位移矢量定义研究范围：各向同性线性介质无直接物理含义有介质时的高斯定理第29页，共70页，星期日，2025年，2月5日1）有介质时静电场的性质方程2）在解场方面的应用在具有某种对称性的情况下可以首先由高斯定理解出思路讨论第30页，共70页，星期日，2025年，2月5日只研究各向同性均匀电介质。1:外场为极化电荷场电介质内部的场平行板电容器三、应用场强发生改变第31页，共70页，星期日，2025年，2月5日2:电介质内场强是外场的1/?r倍。相对介电常量(相对电容率)不同电介质相对电容率不同，可查表。为纯数，无单位。E与E0的关系第32页，共70页，星期日，2025年，2月5日3:充满各向同性的均匀电介质的电容器证明：以平行板电容器为例无介质充满介质第33页，共70页，星期日，2025年，2月5日证毕第34页，共70页，星期日，2025年，2月5日一、带电电容器中贮存能量电容器带电可看成从一个极板移动电荷到另一个极板，外力作功使电容器带电。移动dq作的元功极板带电量从0到Q作功§7静电场的能量第35页，共70页，星期日，2025年，2月5日外力作功等于电容器能量增量，为电容器能量，单位：焦耳，J。第36页，共70页，星期日，2025年，2月5日初态能量由最后极板上电压为U电容器能量第37页，共70页，星期日，2025年，2月5日例1：平行板电容器带电量为q，极板面积为S，将极板间距从d拉大到2d，求外力作功W。解：作功第38页，共70页，星期日，2025年，2月5日外力作正功，电容器能量增加。第39页，共70页，星期日，2025年，2月5日二、电场的能量电容器充电后具有能量，有电荷就伴生电场，电荷与电场是不可分的，电容器的能量可以说是电场的能量。以充满介质的平行板电容器为例第40页，共70页，星期日，2025年，2月5日由有第41页，共70页，星期日，2025年，2月5日三、电场的能量密度单位体积内的电场能量。非均匀电场能量计算只要确定we就可计算电场能量We。第42页，共70页，星期日，2025年，2月5日例1：平行板电容器真空时①.充电后断开电源，插入?r介质；②.充电后保持电压不变，插入?r介质；求：四、应用举例第43页，共70页，星期日，2025年，2月5日①解：2.介质中场强3.电压插入介质后1.充电后断开电源极板上电量不变，第44页，共70页，星期日，2025年，2月5日4.电位移矢量真空时插入介质后由于D=?0，断开电源后?0不变，D也不变。第45页，共70页，星期日，2025年，2月5日5.电容由于电容器电容与电量无关，与介质有关，充满介质时6.能量第46页，共70页，星期日，2025年，2月5日解：电压不变即电键K不断开。1.电压2.场强3.自由电荷面密度②.充电后保持电压不变，插入?r介质；第47页，共70页，星期日，2025年，2月5日5.电容由于电容器电容与电量无关，与介质有关，充满介质时4.电位移矢量D第48页，共70页，星期日，2025年，2月5日6.电容器能量We第49页，共70页，星期日，2025年，2月5日第1页，共70页，星期日，2025年，2月5日导体静电平衡的性质?导体是一等势体，导体表面是一等势面。?导体外部附近空间的场强与导体表面正交。第2页，共70页，星期日，2025年，2月5日二、导体的静电平衡条件和静电场的基本性质，可以得出导体上的电荷分布。1、电荷只分布在导体表面，导体内部净电荷为零。2、导体表面附近的场强与该处导体表面的电荷面密度成正比。3、导体表面附近的场强与该处导体表面的曲率成正比。尖端放电现象第3页，共70页，星期日，2025年，2月5日内有空腔的导体特点：A）腔内无带电体1）空腔内表面没有电荷，电荷只分布在外部表面。2）空腔内部也没有电场，为一等势空间。纵剖面++---+++---+3）空腔内电场为0，不管外电场如何变化，由于导体表面电荷重新分布，总要使内部场强为0第4页，共70页，星期日，2025年，2月5日B）腔内有带电体（设内部电荷为q，空腔导体原来带电Q）结论：静电平衡时，导体内表面带电-q，外球带电q+Q。++++++++++纵剖面S+q+q+