大学课件物理学：第六章静电场中的导体和电介质（全）

静电场中的导体和电介质第六章,6-0教学基本要求一掌握静电平衡的条件，掌握导体处于静电平衡时的电荷、电势、电场分布.二了解电介质的极化机理，掌握电位移矢量和电场强度的关系.理解电介质中的高斯定理，并会用它来计算电介质中对称电场的电场强度.2,四理解电场能量密度的概念，掌握电场能量的计算.6-0教学基本要求三掌握电容器的电容，能计算常见电容器的电容.3,本章目录6-1静电场中的导体END4,+++++++++感应电荷一静电平衡条件1静电感应+5,一、导体的静电平衡无外电场时2.静电平衡6,加上外电场后E外7,加上外电场后E外+8,加上外电场后E外++9,加上外电场后E外+++++10,加上外电场后E外+++11,加上外电场后E外+++++12,加上外电场后E外+++++13,加上外电场后E外+++++++14,加上外电场后E外++++++15,加上外电场后E外++++++++16,+加上外电场后E外+++++++++17,+加上外电场后E外+++++++++18,++++++++++导体达到静平衡E外E感感应电荷感应电荷19,静电平衡条件：（1）导体内部任何一点处的电场强度为零；（2）导体表面处电场强度的方向，都与导体表面垂直.20,++++++导体表面为等势面推论：导体内各点电势相等内部外部导体为等势体21,二静电平衡时导体上电荷的分布++++++++++结论：导体内部无净电荷，电荷只分布在导体表面.1实心导体高斯面实心带电导体22,2空腔导体空腔内无电荷时电荷分布在表面内表面？外表面？空腔带电导体高斯面23,若内表面带电，必等量异号结论：空腔内无电荷时，电荷分布在外表面,内表面无电荷.与导体是等势体矛盾－＋高斯面++++++++++空腔带电导体24,空腔内有电荷时结论:空腔内有电荷+q时，空腔内表面有感应电荷-q，外表面有感应电荷+q．+高斯面qq-q空腔导体25,4导体表面电荷分布规律++++++++++导体表面曲率大的地方电荷密度大导体表面曲率大的地方电场强度大3导体表面附近场强与电荷面密度的关系26,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．尖端放电现象27,<电风实验>+++++++28,避雷针必须可靠接地带电云避雷针的工作原理++++－－－－－++－+29,30,31,三静电屏蔽1屏蔽外电场用空腔导体屏蔽外电场2屏蔽内电场++++++++接地空腔导体屏蔽内电场32,例.已知：导体板A，面积为S、带电量Q，在其旁边放入导体板B。求：(1)A、B上的电荷分布及空间的电场分布(2)将B板接地，求电荷分布a点b点A板B板33,解方程得:电荷分布场强分布两板之间板左侧板右侧34,(2)将B板接地，求电荷及场强分布板接地时电荷分布a点b点35,练习已知:两金属板带电分别为q1、q2求：1、2、3、436,例2.已知R1R2R3qQ求①电荷及场强分布；球心的电势②如用导线连接A、B，再作计算解:由高斯定理得电荷分布场强分布37,球心的电势场强分布38,球壳外表面带电②用导线连接A、B，再作计算连接A、B，中和39,本章目录6-2静电场中的电介质END40,一电介质对电场的影响相对电容率相对电容率介质电容率+++++++-------+++++++-------41,+++++++-------+++++++-------42,二电介质的极化无极分子：（氢、甲烷、石蜡等）有极分子：（水、有机玻璃等）电介质43,二电介质的极化无极分子：（氢、甲烷、石蜡等）有极分子：（水、有机玻璃等）电介质44,+++++++++++-----------三电极化强度：极化电荷面密度：分子电偶极矩：电极化强度-----+++++45,四极化电荷与自由电荷的关系+++++++++++----------------+++++46,+++++++++++----------------+++++电极化率47,本章目录6-3电位移有介质时的高斯定理END48,+++++++++++----------------+++++电容率49,有介质时的高斯定理电位移通量电位移矢量50,例2图中是由半径为R1的长直圆柱导体和同轴的半径为R2的薄导体圆筒组成，其间充以相对电容率为r的电介质.设直导体和圆筒单位长度上的电荷分别为+和-.求电介质中的电场强度、电位移和极化强度.51,解r52,本章目录6-4电容电容器END53,一孤立导体的电容单位：孤立导体的电容为孤立导体所带电荷Q与其电势V的比值.54,例球形孤立导体的电容地球55,二电容器按形状：柱型、球型、平行板电容器按型式：固定、可变、半可变电容器按介质：空气、塑料、云母、陶瓷等特点：非孤立导体，由两极板组成1电容器的分类56,2电容器的电容电容器的电容为电容器一块极板所带电荷Q与两极板电势差的比值.57,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.注意58,3电容器电容的计算（1）设两极板分别带电Q（3）求两极板间的电势差U步骤（4）由C=Q/U求C（2）求两极板间的电场强度59,例1平行平板电容器解++++++------60,例2圆柱形电容器设两圆柱面单位长度上分别带电解++++----++++----61,平行板电容器电容++++----++++----62,63,例3球形电容器的电容设内外球带分别带电Q＋＋＋＋＋＋＋＋解64,孤立导体球电容＋＋＋＋＋＋＋＋65,三电容器的并联和串联1电容器的并联2电容器的串联＋＋并联U相等串联Q相等66,解：串联，电容带电量相等充电后断开电源，电量保持不变．（１）对C1来说，插入介质，电容增加．电量保持不变，Ｕ１降低．67,++__++__ABCD电荷流动直到A和C电势相等，B和D电势相等所以ＵＡＢ＝ＵＣＤ，相当于并联，电容为C=C1+C2,Q=QA+QC,所以电压为Ｕ＝ＵＡＢ＝ＵＣＤ＝Q／C68,本章目录6-5静电场的能量和能量密度END69,一　电容器的电能+++++++++---------+70,二静电场的能量　能量密度电场空间所存储的能量电场能量密度71,例1如图所示,球形电容器的内、外半径分别为R1和R2，所带电荷为Q．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？Q-Q72,解Q-Q73,（球形电容器）讨论（1）（2）（孤立导体球）74,课堂讨论比较均匀带电球面和均匀带电球体所储存的能量。75,下次课带练习册第05章静电场第06章静电场中的导体和电介质76