靜電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì)第六章,6-0教學(xué)基本要求一掌握靜電平衡的條件，掌握導(dǎo)體處于靜電平衡時的電荷、電勢、電場分布.二了解電介質(zhì)的極化機理，掌握電位移矢量和電場強度的關(guān)系.理解電介質(zhì)中的高斯定理，并會用它來計算電介質(zhì)中對稱電場的電場強度.2,四理解電場能量密度的概念，掌握電場能量的計算.6-0教學(xué)基本要求三掌握電容器的電容，能計算常見電容器的電容.3,本章目錄6-1靜電場中的導(dǎo)體END4,+++++++++感應(yīng)電荷一靜電平衡條件1靜電感應(yīng)+5,一、導(dǎo)體的靜電平衡無外電場時2.靜電平衡6,加上外電場后E外7,加上外電場后E外+8,加上外電場后E外++9,加上外電場后E外+++++10,加上外電場后E外+++11,加上外電場后E外+++++12,加上外電場后E外+++++13,加上外電場后E外+++++++14,加上外電場后E外++++++15,加上外電場后E外++++++++16,+加上外電場后E外+++++++++17,+加上外電場后E外+++++++++18,++++++++++導(dǎo)體達(dá)到靜平衡E外E感感應(yīng)電荷感應(yīng)電荷19,靜電平衡條件：（1）導(dǎo)體內(nèi)部任何一點處的電場強度為零；（2）導(dǎo)體表面處電場強度的方向，都與導(dǎo)體表面垂直.20,++++++導(dǎo)體表面為等勢面推論：導(dǎo)體內(nèi)各點電勢相等內(nèi)部外部導(dǎo)體為等勢體21,二靜電平衡時導(dǎo)體上電荷的分布++++++++++結(jié)論：導(dǎo)體內(nèi)部無凈電荷，電荷只分布在導(dǎo)體表面.1實心導(dǎo)體高斯面實心帶電導(dǎo)體22,2空腔導(dǎo)體空腔內(nèi)無電荷時電荷分布在表面內(nèi)表面？外表面？空腔帶電導(dǎo)體高斯面23,若內(nèi)表面帶電，必等量異號結(jié)論：空腔內(nèi)無電荷時，電荷分布在外表面,內(nèi)表面無電荷.與導(dǎo)體是等勢體矛盾－＋高斯面++++++++++空腔帶電導(dǎo)體24,空腔內(nèi)有電荷時結(jié)論:空腔內(nèi)有電荷+q時，空腔內(nèi)表面有感應(yīng)電荷-q，外表面有感應(yīng)電荷+q．+高斯面qq-q空腔導(dǎo)體25,4導(dǎo)體表面電荷分布規(guī)律++++++++++導(dǎo)體表面曲率大的地方電荷密度大導(dǎo)體表面曲率大的地方電場強度大3導(dǎo)體表面附近場強與電荷面密度的關(guān)系26,帶電導(dǎo)體尖端附近的電場特別大，可使尖端附近的空氣發(fā)生電離而成為導(dǎo)體產(chǎn)生放電現(xiàn)象．尖端放電現(xiàn)象27,<電風(fēng)實驗>+++++++28,避雷針必須可靠接地帶電云避雷針的工作原理++++－－－－－++－+29,30,31,三靜電屏蔽1屏蔽外電場用空腔導(dǎo)體屏蔽外電場2屏蔽內(nèi)電場++++++++接地空腔導(dǎo)體屏蔽內(nèi)電場32,例.已知：導(dǎo)體板A，面積為S、帶電量Q，在其旁邊放入導(dǎo)體板B。求：(1)A、B上的電荷分布及空間的電場分布(2)將B板接地，求電荷分布a點b點A板B板33,解方程得:電荷分布場強分布兩板之間板左側(cè)板右側(cè)34,(2)將B板接地，求電荷及場強分布板接地時電荷分布a點b點35,練習(xí)已知:兩金屬板帶電分別為q1、q2求：?1、?2、?3、?436,例2.已知R1R2R3qQ求①電荷及場強分布；球心的電勢②如用導(dǎo)線連接A、B，再作計算解:由高斯定理得電荷分布場強分布37,球心的電勢場強分布38,球殼外表面帶電②用導(dǎo)線連接A、B，再作計算連接A、B，中和39,本章目錄6-2靜電場中的電介質(zhì)END40,一電介質(zhì)對電場的影響相對電容率相對電容率介質(zhì)電容率+++++++-------+++++++-------41,+++++++-------+++++++-------42,二電介質(zhì)的極化無極分子：（氫、甲烷、石蠟等）有極分子：（水、有機玻璃等）電介質(zhì)?43,二電介質(zhì)的極化無極分子：（氫、甲烷、石蠟等）有極分子：（水、有機玻璃等）電介質(zhì)?44,+++++++++++-----------三電極化強度：極化電荷面密度：分子電偶極矩：電極化強度-----+++++45,四極化電荷與自由電荷的關(guān)系+++++++++++----------------+++++46,+++++++++++----------------+++++電極化率47,本章目錄6-3電位移有介質(zhì)時的高斯定理END48,+++++++++++----------------+++++電容率49,有介質(zhì)時的高斯定理電位移通量電位移矢量50,例2圖中是由半徑為R1的長直圓柱導(dǎo)體和同軸的半徑為R2的薄導(dǎo)體圓筒組成，其間充以相對電容率為?r的電介質(zhì).設(shè)直導(dǎo)體和圓筒單位長度上的電荷分別為+?和-?.求電介質(zhì)中的電場強度、電位移和極化強度.51,解r52,本章目錄6-4電容電容器END53,一孤立導(dǎo)體的電容單位：孤立導(dǎo)體的電容為孤立導(dǎo)體所帶電荷Q與其電勢V的比值.54,例球形孤立導(dǎo)體的電容地球55,二電容器按形狀：柱型、球型、平行板電容器按型式：固定、可變、半可變電容器按介質(zhì)：空氣、塑料、云母、陶瓷等特點：非孤立導(dǎo)體，由兩極板組成1電容器的分類56,2電容器的電容電容器的電容為電容器一塊極板所帶電荷Q與兩極板電勢差的比值.57,電容的大小僅與導(dǎo)體的形狀、相對位置、其間的電介質(zhì)有關(guān)，與所帶電荷量無關(guān).注意58,3電容器電容的計算（1）設(shè)兩極板分別帶電?Q（3）求兩極板間的電勢差U步驟（4）由C=Q/U求C（2）求兩極板間的電場強度59,例1平行平板電容器解++++++------60,例2圓柱形電容器設(shè)兩圓柱面單位長度上分別帶電??解++++----++++----61,平行板電容器電容++++----++++----62,63,例3球形電容器的電容設(shè)內(nèi)外球帶分別帶電?Q＋＋＋＋＋＋＋＋解64,孤立導(dǎo)體球電容＋＋＋＋＋＋＋＋65,三電容器的并聯(lián)和串聯(lián)1電容器的并聯(lián)2電容器的串聯(lián)＋＋并聯(lián)U相等串聯(lián)Q相等66,解：串聯(lián)，電容帶電量相等充電后斷開電源，電量保持不變．（１）對C1來說，插入介質(zhì)，電容增加．電量保持不變，Ｕ１降低．67,++__++__ABCD電荷流動直到A和C電勢相等，B和D電勢相等所以ＵＡＢ＝ＵＣＤ，相當(dāng)于并聯(lián)，電容為C=C1+C2,Q=QA+QC,所以電壓為Ｕ＝ＵＡＢ＝ＵＣＤ＝Q／C68,本章目錄6-5靜電場的能量和能量密度END69,一　電容器的電能+++++++++---------+70,二靜電場的能量　能量密度電場空間所存儲的能量電場能量密度71,例1如圖所示,球形電容器的內(nèi)、外半徑分別為R1和R2，所帶電荷為?Q．若在兩球殼間充以電容率為?的電介質(zhì)，問此電容器貯存的電場能量為多少？Q-Q72,解Q-Q73,（球形電容器）討論（1）（2）（孤立導(dǎo)體球）74,課堂討論比較均勻帶電球面和均勻帶電球體所儲存的能量。75,下次課帶練習(xí)冊第05章靜電場第06章靜電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì)76