同心導(dǎo)體球殼課件

靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)習(xí)題課靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)習(xí)題課1一基本要求1掌握導(dǎo)體靜電平衡條件及性質(zhì)，并會(huì)用于分析實(shí)際問(wèn)題2正確計(jì)算有電介質(zhì)和導(dǎo)體存在時(shí)的電場(chǎng)，理解有介質(zhì)時(shí)的高斯定理4掌握電容器的各類(lèi)問(wèn)題計(jì)算3了解電介質(zhì)極化機(jī)理，理解之間的關(guān)系5理解靜電場(chǎng)能量的計(jì)算一基本要求1掌握導(dǎo)體靜電平衡條件及2二基本內(nèi)容1導(dǎo)體靜電平衡條件（3）導(dǎo)體是等勢(shì)體（4）導(dǎo)體電荷分布在外表面，孤立導(dǎo)體的電荷面密度沿表面分布與各處曲率成正比（1）導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度為零（2）導(dǎo)體表面電場(chǎng)強(qiáng)度垂直導(dǎo)體表面二基本內(nèi)容1導(dǎo)體靜電平衡條件（3）導(dǎo)體是等勢(shì)體（4）導(dǎo)32電容和電容器（2）計(jì)算方法及幾種典型電容器的電容（1）定義平板電容器同心球形電容器同軸圓柱形電容器2電容和電容器（2）計(jì)算方法及幾種典型電容器的電容（1）定4（3）電容器串，并聯(lián)及其特性3靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)（1）電介質(zhì)的極化現(xiàn)象（2）電介質(zhì)中的電場(chǎng)強(qiáng)度（3）基本規(guī)律（3）電容器串，并聯(lián)及其特性3靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)（1）電介質(zhì)的54靜電場(chǎng)的能量（1）（2）電容器能量（3）功能轉(zhuǎn)換4靜電場(chǎng)的能量（1）（2）電容器能量（3）功能轉(zhuǎn)換6三討論1圖示一均勻帶電半徑的導(dǎo)體球，在導(dǎo)體內(nèi)部一點(diǎn)，球表面附近一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為多少？若移來(lái)一導(dǎo)體，則此時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度又為多大？由靜電平衡知三討論1圖示一均勻帶電半徑7引入帶電體由靜電平衡2在一半徑為的導(dǎo)體球外，有一電量為的點(diǎn)電荷,與球心距離為，求導(dǎo)體球的電勢(shì)為多少？（應(yīng)用導(dǎo)體靜電平衡條件和性質(zhì)進(jìn)行分析）引入帶電體由靜電平衡2在一半徑為的導(dǎo)體球外，有一8討論今計(jì)算球心處的電勢(shì)（即為導(dǎo)體球電勢(shì)）由靜電感應(yīng)知，導(dǎo)體球總帶電代數(shù)和為零電荷分布在導(dǎo)體球表面導(dǎo)體為一等勢(shì)體討論今計(jì)算球心處的電勢(shì)（即為導(dǎo)體球電勢(shì)）由靜電感應(yīng)知，導(dǎo)體9四計(jì)算求（1）外球的電荷及電勢(shì)（2）把外球接地，計(jì)算外球電荷及電勢(shì)1半徑為，同心導(dǎo)體球殼，內(nèi)球殼均勻帶電為，（3）把上述外球接地線打開(kāi)，再把內(nèi)球接地，求內(nèi)球的電荷四計(jì)算求（1）外球的電荷及電勢(shì)（2）把外球接地，計(jì)算外10解：（1）外球殼帶電（靜電感應(yīng)現(xiàn)象）內(nèi)表面，外表面外球殼電勢(shì)由三個(gè)球表面電荷產(chǎn)生疊加結(jié)果為解：（1）外球殼帶電（靜電感應(yīng)現(xiàn)象）內(nèi)表面，外表面外球11（2）外球殼接地即外球殼與地球等電勢(shì)（正常取地球電勢(shì)為零）且球殼外表面不帶電（為什么？）球殼內(nèi)表面電荷沒(méi)有變化為（為什么？）（3）拆掉外球接地線，然后將內(nèi)球接地則內(nèi)球電勢(shì)為零（2）外球殼接地即外球殼與地球等電勢(shì)12所以可計(jì)算內(nèi)球殼電勢(shì)設(shè)內(nèi)球帶電為，由于靜電感應(yīng)外球內(nèi)表面帶電為，而外球原已帶電為，則外球外表面帶電為所以可計(jì)算內(nèi)球殼電勢(shì)設(shè)內(nèi)球帶電為，由于靜電13討論：（1）可計(jì)算外球殼電勢(shì)為（2）導(dǎo)體接地與地球同電勢(shì)（零電勢(shì)）導(dǎo)體表面電荷未必一定消失2.半徑為，帶電的球殼，外有一同心介質(zhì)球殼，內(nèi)外半徑為，相對(duì)電容率為，試求：（1）介質(zhì)內(nèi)外的電場(chǎng)強(qiáng)度；（2）介質(zhì)球內(nèi)外表面的極化電荷值為多少？討論：（1）可計(jì)算外球殼電勢(shì)為（2）導(dǎo)體接地與地球同電勢(shì)（零14解：（1）應(yīng)用介質(zhì)中的高斯定理作圖示高斯球面（介質(zhì)內(nèi)）解：（1）應(yīng)用介質(zhì)中的高斯定理作圖示高斯球面（介質(zhì)內(nèi)）15極化電荷值：同理可得(2)由電介質(zhì)內(nèi)表面

電介質(zhì)外表極化電荷值：極化電荷值：同理可得(2)由電介質(zhì)內(nèi)表面16則由高斯定理可求得空氣和電介質(zhì)中的電場(chǎng)強(qiáng)度分別為3面積為的平板電容器，兩極板距離為，在電容器中插入了相對(duì)電容率為，厚為的電介質(zhì)，求電容器的電容解：按計(jì)算電容的一般方法，先設(shè)電容器帶電為，則由高斯定理可求得空氣和電介質(zhì)中的電場(chǎng)強(qiáng)度分別為3面積17兩極板間電勢(shì)差由電容定義注：若將電容器看成是空氣和電介質(zhì)兩個(gè)電容器的串聯(lián)所以?xún)蓸O板間電勢(shì)差由電容定義注：若將電容器看成是空氣和電介質(zhì)兩個(gè)18解：當(dāng)電荷均勻分布在球體內(nèi)時(shí)，球內(nèi)外均存在電場(chǎng)，其電場(chǎng)強(qiáng)度為4計(jì)算電量為，半徑為的均勻分布帶電球體的靜電場(chǎng)能量（結(jié)果相同?。┙猓寒?dāng)電荷均勻分布在球體內(nèi)時(shí)，球內(nèi)外均存在電場(chǎng)，其電場(chǎng)強(qiáng)度為19所以電場(chǎng)能量如何取

所以電場(chǎng)能量如何取205一平板電容器接在電源上，此時(shí)兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度為，電容為，兩極板間電勢(shì)差電容器能量今在不斷開(kāi)電源的情況下插入一電介質(zhì)，其相對(duì)電容率為，試比較電容，電勢(shì)差和電容器能量5一平板電容器接在電源上，21解:討論：插入電介質(zhì)后，介質(zhì)中的電場(chǎng)強(qiáng)度