北郵大物上5靜電場中的導(dǎo)體20150422

1靜電場中的導(dǎo)體2導(dǎo)體導(dǎo)體的特點(diǎn)：有可以移動的自由電子。導(dǎo)體在電場中，自由電子就要受到電場力而運(yùn)動，這就改變了導(dǎo)體上原來的電荷分布。3例如,有兩個金屬球A、B，設(shè)A帶正電荷,B不帶電。在它們從相距無限遠(yuǎn)到相距有限遠(yuǎn)的過程中會相互影響,電荷分布會不斷發(fā)生變化。電荷運(yùn)動的過程非?？?。一種平衡被破壞，馬上建立起新的平衡。AB4+++++++++感應(yīng)電荷一靜電平衡條件1

靜電感應(yīng)+5++++++++2

靜電平衡6靜電平衡條件：（1）導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)處的電場強(qiáng)度為零；（2）導(dǎo)體表面處電場強(qiáng)度的方向，都與導(dǎo)體表面垂直.7++++++導(dǎo)體表面為等勢面推論：導(dǎo)體為等勢體導(dǎo)體內(nèi)各點(diǎn)電勢相等8二靜電平衡時導(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(shí)心導(dǎo)體高斯面實(shí)心帶電導(dǎo)體92

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10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11

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12作扁圓柱形高斯面3導(dǎo)體表面附近場強(qiáng)與電荷面密度的關(guān)系+++++++S134導(dǎo)體表面電荷分布規(guī)律++++++++++14

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15<電風(fēng)實(shí)驗(yàn)>+++++++16避雷針必須可靠接地帶電云避雷針的工作原理++++－－－－－++－+17三靜電屏蔽

1

屏蔽外電場

用空腔導(dǎo)體屏蔽外電場

1

屏蔽內(nèi)電場++++++++接地空腔導(dǎo)體屏蔽內(nèi)電場18

例有一外半徑R1=10cm，內(nèi)半徑R2=7cm

的金屬球殼，在球殼中放一半徑R3=5cm的同心金屬球，若使球殼和球均帶有q=10-8C的正電荷，問兩球體上的電荷如何分布？球心電勢為多少？19解作球形高斯面作球形高斯面20球體上的電荷分布如圖（球殼內(nèi)表面帶，外表面帶）2122R1=10cm，R2=7cmR3=5cm，q=10-8C23靜電場中的電介質(zhì)電介質(zhì)這類物質(zhì)中，沒有自由電子,不導(dǎo)電，也稱為絕緣體。24一電介質(zhì)對電場的影響相對電容率相對電容率電容率+++++++-------+++++++-------電勢也會受到影響25二電介質(zhì)的極化無極分子：（氫、甲烷、石蠟等）有極分子：（水、有機(jī)玻璃等）電介質(zhì)26電介質(zhì)分子可分為有極和無極兩類:（1）分子中的正電荷等效中心與負(fù)電荷等效中心重合的稱為無極分子（如H2、CH4、CO2）感應(yīng)電偶極矩l無極分子無極分子在電場中,正負(fù)電荷中心會被拉開一段距離,產(chǎn)生感應(yīng)電偶極矩，這稱為位移極化。27（2）分子中的正電荷等效中心與負(fù)電荷等效中心不重合的稱為有極分子（如HCl、H2O、NH3）有極分子在電場中，固有電偶極矩會轉(zhuǎn)向電場的方向，這稱為轉(zhuǎn)向極化。l有極分子固有電偶極矩28總之，不管哪種電介質(zhì),極化機(jī)制雖然不同，放到電場中都有極化現(xiàn)象,都會出現(xiàn)極化電荷（也叫束縛電荷）。如何描述電介質(zhì)的極化狀態(tài)？電介質(zhì)的極化有什么規(guī)律？正是這些極化電荷的電場削弱了電介質(zhì)中的電場。29+++++++++++-----------三電極化強(qiáng)度：極化電荷面密度：分子電偶極矩：電極化強(qiáng)度-----+++++30四極化電荷與自由電荷的關(guān)系+++++++++++----------------+++++31+++++++++++----------------+++++電極化率32+++++++++++----------------+++++電容率33有介質(zhì)時的高斯定理電位移通量電位移矢量34

例1

把一塊相對電容率r=3的電介質(zhì)，放在相距d=1mm的兩平行帶電平板之間.放入之前，兩板的電勢差是1000V.試求兩板間電介質(zhì)內(nèi)的電場強(qiáng)度E

，電極化強(qiáng)度P

，板和電介質(zhì)的電荷面密度，電介質(zhì)內(nèi)的電位移D.d+++++++++++-----------U35解d+++++++++++-----------Ur=3，d=1mm，U=1000V36d+++++++++++-----------Ur=3，d=1mm，U=1000V37

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(1)電介質(zhì)中的電場強(qiáng)度、電位移和極化強(qiáng)度；(2)電介質(zhì)內(nèi)外表面的極化電荷面密度.38解(1)r39(2)r40電容器的電容41一孤立導(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.42例

球形孤立導(dǎo)體的電容

地球43二電容器按形狀：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(diǎn)：非孤立導(dǎo)體，由兩極板組成1電容器的分類442

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.45

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463

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(qiáng)度47例1

平行平板電容器解++++++------48例2圓柱形電容器設(shè)兩圓柱面單位長度上分別帶電解++++----++++----49例3球形電容器的電容設(shè)內(nèi)外球帶分別帶電Q＋＋＋＋＋＋＋＋解50孤立導(dǎo)體球電容＋＋＋＋＋＋＋＋51設(shè)兩金屬線的電荷線密度為

例4兩半徑為R的平行長直導(dǎo)線，中心間距為d，且dR,求單位長度的電容.解5253三

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)＋＋54電場能量55一電容器的電能+++++++++---------+56二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57

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-Q58解Q-Q59（球形電容器）討論（1）（2）（孤立導(dǎo)體球）60

例2圓柱形空氣電容器中，空氣的擊穿場強(qiáng)是Eb=3106V·m-1

，設(shè)導(dǎo)體圓筒的外半徑R2=10-2m.在空氣不被擊穿的情況下，長圓柱導(dǎo)體的半徑R1

取多大值可使電容器存儲能量最多？++++++++________++++----++++----61解+++++