電磁學第二章靜電場中的導體和電介質(zhì)

電磁學第二章靜電場中的導體和電介質(zhì)第1頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月極化后的效果：1）在介質(zhì)表面出現(xiàn)束縛電荷2）在介質(zhì)內(nèi)部束縛電荷產(chǎn)生一個附加場E'3）介質(zhì)中的場強E=E0+E'E0

介質(zhì)外的場強則有q0、q'共同產(chǎn)生lE

≠感應電荷(≠0)在外電場中的電介質(zhì)分子第2頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月1、電極化強度矢量

二

、極化強度與極化電荷的關(guān)系2、極化強度與極化電荷的關(guān)系

是第i個分子的電偶極矩,單位是[庫侖/米2]在介質(zhì)中取一長度為dl，橫截面dS的小圓柱體，該面法向與P成，該體元內(nèi)部極化可視為是均勻的。它可視為兩端具有電荷

dS的偶極矩,第3頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電場中均勻極化的介質(zhì)球S所圍的體積內(nèi)的極化電荷E

退極化場總場強第4頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月解：例1、求均勻極化介質(zhì)球在球心產(chǎn)生的退極化場。設極化強度矢量為P。第5頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月3、極化強度與場強的關(guān)系實驗表明:稱為電極化率或極化率,它與無關(guān),與電介質(zhì)的種類有關(guān),是介質(zhì)材料的屬性三、電位移矢量、有電介質(zhì)時的高斯定律第6頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月令電位移矢量

稱為介電常量或電容率，

r稱為相對介電常數(shù)

(電學的輔助量)自由電荷—通過任一閉合曲面的電位移通量，等于該曲面內(nèi)所包圍的自由電荷的代數(shù)和。電介質(zhì)中的高斯定理第7頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月

'基本關(guān)系式：計算步驟：計算原則：場的疊加原理介質(zhì)中的高斯定理（自由電荷和束縛電荷的分布均有對稱性）Q+

-

第8頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月解：例2、半徑為a的金屬球，帶有電量q0，球外緊貼一層厚度為b、相對介電常數(shù)為

r1的均勻的固體介質(zhì)，固體介質(zhì)外充滿相對介電常數(shù)為

r2的均勻的氣體電介質(zhì)，假定

r1>

r2,討論:D、E、P、電荷分布和。第9頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月第10頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月a金屬球表面自由電荷分布固體—金屬交界面極化電荷分布固體—氣體交界面極化電荷分布第11頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月+++---+++++++++++-----------例3、兩塊靠近的平行金屬板間為真空，使它們分別帶有等量異號電荷直至電勢差U0=300V，這時保持兩板上的電量不變，將板間一半充以相對介電常數(shù)

r=5電介質(zhì)，求板間電勢差變?yōu)槎嗌?？解：如圖所設各量同理第13頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月+++---+++++++++++-----------第14頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月?lián)舸?breakdown)——當外場很大時，電介質(zhì)的絕緣性能遭到破壞。所能承受的不被擊穿的最大場強叫做擊穿場強(breakdownfieldstrength)擊穿場強所對應的電壓值叫做耐壓值擊穿場強所對應的電荷值叫做最大儲電量空氣1.000593(kV/mm)變壓器油2.2~2.512(kV/mm)云母5.4160(kV/mm)第15頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月例3、一圓柱形電容器，外柱的直徑為4cm，內(nèi)柱的直徑可以適當選擇。若其間充滿各向同性的均勻介質(zhì)，該介質(zhì)的擊穿場強是200V/cm，試求該電容器可能承受的