6、2静电场中的电介质、电场的能量详解优秀PPT.ppt
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1、6-2 6-2 静电场中的电介质静电场中的电介质1、导体内部场强处处为零。、导体内部场强处处为零。2、场强方向处处与导体表面垂直。、场强方向处处与导体表面垂直。推论:导体是一个等势体;导体表面是一个等势面。推论:导体是一个等势体;导体表面是一个等势面。静电平衡条件静电平衡条件静电平衡时导体上的电荷分布静电平衡时导体上的电荷分布2 2、当空腔导体内部无带电体时,空腔导体和实心导体一样,、当空腔导体内部无带电体时,空腔导体和实心导体一样,内内部场强处处为零;部场强处处为零;电荷全部分布在导体的外表面。电荷全部分布在导体的外表面。3 3、当空腔导体带电为、当空腔导体带电为 Q Q,空腔内部有带电体,
2、空腔内部有带电体 q q 时,时,空腔内表面空腔内表面出现感应电荷出现感应电荷 ,空腔导体的外表面带电为,空腔导体的外表面带电为 。1 1、静电平衡时,导体内部无净电荷,电荷只能分布在导体表面、静电平衡时,导体内部无净电荷,电荷只能分布在导体表面4 4、孤立导体表面的电荷分布与导体的形状有关。曲率半径越大,、孤立导体表面的电荷分布与导体的形状有关。曲率半径越大,电荷面密度越小。电荷面密度越小。5 5、导体表面附近场强、导体表面附近场强(条件:离面的距离特殊近,以致可以作为平面)1 1 1 1、电介质的分类、电介质的分类、电介质的分类、电介质的分类 一、极化的微观机制一、极化的微观机制等效电荷及
3、电荷重心等效电荷及电荷重心 把分子中全部正电荷(或负电荷)等效为一个总的正把分子中全部正电荷(或负电荷)等效为一个总的正电荷(或负电荷),并假定其位置处于分子中各个正电电荷(或负电荷),并假定其位置处于分子中各个正电荷(或负电荷)的荷(或负电荷)的“重心重心”处,使等效电荷在远处产生处,使等效电荷在远处产生的电场和一个中性电介质分子中全部正电荷(或负电荷)的电场和一个中性电介质分子中全部正电荷(或负电荷)在该处所产生的电场相同。在该处所产生的电场相同。负电荷的负电荷的重心重心正电荷的正电荷的重心重心分子电矩分子电矩+-6-2 6-2 静电场中的电介质静电场中的电介质无极分子无极分子电介质分子的
4、正、负电荷重心重合。电介质分子的正、负电荷重心重合。有极分子有极分子电介质分子正、负电荷的重心不重合。电介质分子正、负电荷的重心不重合。分类分类CH+H+H+H+正负电荷正负电荷重心重合重心重合甲烷分子甲烷分子水分子水分子+H H+H H负电荷负电荷重心重心+正电荷重心正电荷重心O O2-2 2 2 2、电介质极化的分类、电介质极化的分类、电介质极化的分类、电介质极化的分类 无外电场时无外电场时加上外电场后加上外电场后+1 1)无极分子的位移极化)无极分子的位移极化动画演示动画演示2 2)有极分子的取向极化)有极分子的取向极化+加上外场加上外场动画演示动画演示二、极化强度矢量二、极化强度矢量(
5、2)(2)是空间矢量点函数,介质中不同点一般不同。是空间矢量点函数,介质中不同点一般不同。若若 ,即不随空间变,则称介质,即不随空间变,则称介质均匀极化均匀极化。(1)(1)的单位:的单位:极化电荷面密度等于电极化强度沿外法线方向的重量极化电荷面密度等于电极化强度沿外法线方向的重量.即即=Pn.=Pn.x xO OA A其中其中 和电介质的性质有关和电介质的性质有关,称为介质的电极化率称为介质的电极化率.实验证明电极化强度与电场强度成正比实验证明电极化强度与电场强度成正比:极化电荷与自由电荷的关系电介质中的电场强度为外加电场与极化电荷附加电场的矢量和电介质中的电场强度为外加电场与极化电荷附加电
6、场的矢量和.三、三、电介质中的电场强度电介质中的电场强度S2S1S四、有介质时的高斯定理四、有介质时的高斯定理引入引入电位移矢量电位移矢量:得得有介质时的高斯定理有介质时的高斯定理:(3 3)在静电场中,通过任一闭合曲面的电位移通量等于该曲面在静电场中,通过任一闭合曲面的电位移通量等于该曲面内包围的自由电荷的代数和。内包围的自由电荷的代数和。有介质时的高斯定理有介质时的高斯定理:(2 2)与所有电荷及其分布有关与所有电荷及其分布有关 只与只与S S面内的自由电荷有关,与束缚电荷无关面内的自由电荷有关,与束缚电荷无关(1 1)(4 4)是辅助物理量,无物理意义。是辅助物理量,无物理意义。介质中高
7、斯定理的应用介质中高斯定理的应用若已知自由电荷的分布,求有电介质时的电场强度,若已知自由电荷的分布,求有电介质时的电场强度,可用介质中的高斯定理。先求出可用介质中的高斯定理。先求出 ,再求出电场强,再求出电场强度度思思路路分析对称性分析对称性例:例:p209页例题页例题1,2解解:作同心球面为高斯面得作同心球面为高斯面得导体球的电势:导体球的电势:练习练习.已知已知:导体球导体球介质介质求求:球外任一点的球外任一点的 导体球的电势导体球的电势电容器的电容电容器的电容6-4 电容 电容器1.1.1.1.孤立导体的电容孤立导体的电容孤立导体的电容孤立导体的电容真空中孤立导体球真空中孤立导体球R任何
8、孤立导体,任何孤立导体,q/U与与q、U均无关,定义为电容均无关,定义为电容电容单位:法拉(电容单位:法拉(F)2.2.电容器的电容电容器的电容电容器的电容电容器的电容电容器:两相互绝缘的导体组成的系统。电容器:两相互绝缘的导体组成的系统。电容器的两极板常带等量异号电荷。电容器的两极板常带等量异号电荷。几种常见电容器及其符号:几种常见电容器及其符号:电容器的电容电容器的电容电容器的电容电容器的电容计算电容的一般方法:计算电容的一般方法:q 其中一个极板电量确定值其中一个极板电量确定值U1-U2两板电势差两板电势差电容器的电容器的电容电容:先假设电容器的两极板带等量异号电荷,再计算出先假设电容器
9、的两极板带等量异号电荷,再计算出电势差,最终代入定义式。电势差,最终代入定义式。电容器的电容电容器的电容电容器的电容电容器的电容(一)计算电容器电容的一般方法:(一)计算电容器电容的一般方法:*令电容器的两极板带等值异号的电荷令电容器的两极板带等值异号的电荷Q;*求出两极板之间的电场强度求出两极板之间的电场强度;*计算两极板间的电势差计算两极板间的电势差UAB ;*由电容的定义由电容的定义 C=q/UAB 求得电容求得电容。(1)(1)平板电容器平板电容器几种常见真空电容器及其电容几种常见真空电容器及其电容几种常见真空电容器及其电容几种常见真空电容器及其电容Sd电容与极板面积成正比,与间距成反
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