導(dǎo)體電介質(zhì)習(xí)題課-sx204課件

靜電場中的導(dǎo)體靜電場中的電介質(zhì)1.掌握導(dǎo)體靜電平衡條件,并能用來確定典型導(dǎo)體的電荷分布.2.掌握導(dǎo)體電容的物理意義,掌握電容器電容的定義和計算方法.3.了解電介質(zhì)的靜電性質(zhì),能熟練運用有介質(zhì)時的高斯定理計算充滿均勻介質(zhì)或電介質(zhì)表面是等勢面的電場的場強.4.理解靜電場儲能的概念,掌握電容器儲能和由電場能量密度計算某些對稱分布電場的能量.(一)教學(xué)要求1.導(dǎo)體靜電平衡的條件(1)用電場強度描述(2)用電勢描述:整個導(dǎo)體是等勢體,表面是等勢面.導(dǎo)體內(nèi)部任一點的電場強度為零導(dǎo)體表面上任一點的電場強度垂直于該點的表面.(3)用電荷分布描述:導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷,電荷只分布在導(dǎo)體表面.且(二)基本概念和規(guī)律4.電容電容器的電容:平行板電容器的電容:球形電容器的電容:同軸圓柱形電容器的電容:5.電場的能量(1)電場的能量密度:(2)任意電場的能量:(3)電容器的能量:1.一個孤立導(dǎo)體球殼B帶電量為Q,當(dāng)另一個帶電體A移近球殼B時:(1)球殼表面附近的場強沿什么方向?(2)公式E=/0是否還適用?A對電場的影響如何體現(xiàn)?(3)球殼B上電荷分布將發(fā)生什么變化?球殼表面還是不是等勢面?(三)課堂討論題答：球殼表面附近的場強沿垂直表面方向。答：E=/0仍然適用！A對電場的影響體現(xiàn)在球殼B上的電荷密度改變了。答：B球殼表面是等勢面。若A帶正電，則B球電勢升高。R3R1R2ABQq2.半徑為R1的導(dǎo)體球A,帶電量為q,其外同心地套一個導(dǎo)體球殼B,其內(nèi)外半徑分別為R2

、R3,帶電量為Q,試問:(1)若將球殼B接地,A、B上的電荷如何分布?(2)若將球A接地,A、B上的電荷如何分布?答：若B接地，則R1面上均勻分布q，R2面上均勻分布–q。R3面上無電荷。A球接地僅意味著電勢為零!解出q'既可.這里(1)中的外球帶電量q為零，證明如下：+QA-QAq作如圖的高斯面，面上的場強方向：徑向面上的電勢U=0(整個外球到無窮遠(yuǎn)點的電勢都為零)所以只有答：若將球殼B接地，再在距球心O為r處(r>R3)放一電荷q，則B的電勢為零，由于A、B空間的電場強度不變，所以A、B兩導(dǎo)體的電勢差不變，所以A球電勢也改變。R3R1R2ABQqrq(4)若將球殼B接地,再在距球心O為r處(r>R3)放一電荷q,則A、B兩導(dǎo)體的電勢是否改變?A、B的電勢差是否改變?為什么?(3)若在距球心O為r處(r>R3)放一電荷q,則A、B兩導(dǎo)體的電勢是否改變?A、B的電勢差是否改變?答：若在距球心O為r處(r＞R3)放一電荷q,r＜R3空間的電場強度不變則A、B的電勢差不改變。而r＞R3空間的電場強度變化，所以A、B兩導(dǎo)體的電勢改變。(3)感應(yīng)電荷在球心產(chǎn)生的場強與q的場強等值反號.(4)感應(yīng)電荷在球內(nèi)任一點所產(chǎn)生的場強與q的場強等值反號,其大小為：場強的方向如圖.bPROAqE0r'Er4.平行板電容器被電源充電后,在不斷開電源的情況下(1)將電容器的極板間距拉大。(2)將均勻介質(zhì)充入兩極板之間。(3)將一導(dǎo)體平板平行地插入兩極板之間。試定性地討論兩板上的電荷、電容、極板之間電壓、場強和儲存能量的變化。若被電源充電后,斷開電源的情況下又如何？U不變！平行板電容器被電源充電后,在斷開電源的情況下(1)將電容器的極板間距拉大。(2)將均勻介質(zhì)充入兩極板之間。(3)將一導(dǎo)體平板平行地插入兩極板之間。試定性地討論兩板上的電荷、電容、極板之間電壓、場強和儲存能量的變化。極板上電量不變！電容的改變與電容器是否連著電源無關(guān)！(4)小球不動，如果把另一帶電體從外面移近空心球，那么，電場要怎樣改變?內(nèi)表面包圍的空間中電場不變；球殼層中電場還是零；球殼外空間電場發(fā)生變化，因為這時外表面電荷分布要發(fā)生變化。5.在帶電體A附近引入另一個帶電體B，能否實現(xiàn)(1)B的引入不改變A表面附近的場強。(2)B的引入不改變A表面的電勢。不能夠做到的。這是可能的。A接地，則B的引入不改變A的電勢。+qAB7.(1)電容器的電容與其帶電量有關(guān)嗎？與哪些物理量有關(guān)？(2)電介質(zhì)在電容器中的作用是什么？無關(guān)與極板的大小、形狀、相對位置以及極板間填充的介質(zhì)有關(guān)增大電容和提高電容器的耐壓能力解:金屬球是否無電荷?8.金屬球A半徑為R,外面包圍一層r=2的均勻電介質(zhì)殼,殼內(nèi)外半徑分別為R

和2R,介質(zhì)內(nèi)均勻分布電量為q0的自由電荷,金屬球接地,求介質(zhì)殼外表面的電勢.R2R