同心導體球殼課件

靜電場中的導體和電介質習題課靜電場中的導體和電介質習題課1一基本要求1掌握導體靜電平衡條件及性質，并會用于分析實際問題2正確計算有電介質和導體存在時的電場，理解有介質時的高斯定理4掌握電容器的各類問題計算3了解電介質極化機理，理解之間的關系5理解靜電場能量的計算一基本要求1掌握導體靜電平衡條件及2二基本內容1導體靜電平衡條件（3）導體是等勢體（4）導體電荷分布在外表面，孤立導體的電荷面密度沿表面分布與各處曲率成正比（1）導體內部電場強度為零（2）導體表面電場強度垂直導體表面二基本內容1導體靜電平衡條件（3）導體是等勢體（4）導32電容和電容器（2）計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）計算方法及幾種典型電容器的電容（1）定4（3）電容器串，并聯及其特性3靜電場中的電介質（1）電介質的極化現象（2）電介質中的電場強度（3）基本規(guī)律（3）電容器串，并聯及其特性3靜電場中的電介質（1）電介質的54靜電場的能量（1）（2）電容器能量（3）功能轉換4靜電場的能量（1）（2）電容器能量（3）功能轉換6三討論1圖示一均勻帶電半徑的導體球，在導體內部一點，球表面附近一點的電場強度為多少？若移來一導體，則此時的電場強度又為多大？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在一半徑為的導體球外，有一電量為的點電荷,與球心距離為，求導體球的電勢為多少？（應用導體靜電平衡條件和性質進行分析）引入帶電體由靜電平衡2在一半徑為的導體球外，有一8討論今計算球心處的電勢（即為導體球電勢）由靜電感應知，導體球總帶電代數和為零電荷分布在導體球表面導體為一等勢體討論今計算球心處的電勢（即為導體球電勢）由靜電感應知，導體9四計算求（1）外球的電荷及電勢（2）把外球接地，計算外球電荷及電勢1半徑為，同心導體球殼，內球殼均勻帶電為，（3）把上述外球接地線打開，再把內球接地，求內球的電荷四計算求（1）外球的電荷及電勢（2）把外球接地，計算外10解：（1）外球殼帶電（靜電感應現象）內表面，外表面外球殼電勢由三個球表面電荷產生疊加結果為解：（1）外球殼帶電（靜電感應現象）內表面，外表面外球11（2）外球殼接地即外球殼與地球等電勢（正常取地球電勢為零）且球殼外表面不帶電（為什么？）球殼內表面電荷沒有變化為（為什么？）（3）拆掉外球接地線，然后將內球接地則內球電勢為零（2）外球殼接地即外球殼與地球等電勢12所以可計算內球殼電勢設內球帶電為，由于靜電感應外球內表面帶電為，而外球原已帶電為，則外球外表面帶電為所以可計算內球殼電勢設內球帶電為，由于靜電13討論：（1）可計算外球殼電勢為（2）導體接地與地球同電勢（零電勢）導體表面電荷未必一定消失2.半徑為，帶電的球殼，外有一同心介質球殼，內外半徑為，相對電容率為，試求：（1）介質內外的電場強度；（2）介質球內外表面的極化電荷值為多少？討論：（1）可計算外球殼電勢為（2）導體接地與地球同電勢（零14解：（1）應用介質中的高斯定理作圖示高斯球面（介質內）解：（1）應用介質中的高斯定理作圖示高斯球面（介質內）15極化電荷值：同理可得(2)由電介質內表面

電介質外表極化電荷值：極化電荷值：同理可得(2)由電介質內表面16則由高斯定理可求得空氣和電介質中的電場強度分別為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電容率為，厚為的電介質，求電容器的電容解：按計算電容的一般方法，先設電容器帶電為，則由高斯定理可求得空氣和電介質中的電場強度分別為3面積17兩極板間電勢差由電容定義注：若將電容器看成是空氣和電介質兩個電容器的串聯所以兩極板間電勢差由電容定義注：若將電容器看成是空氣和電介質兩個18解：當電荷均勻分布在球體內時，球內外均存在電場，其電場強度為4計算電量為，半徑為的均勻分布帶電球體的靜電場能量（結果相同?。┙猓寒旊姾删鶆蚍植荚谇蝮w內時，球內外均存在電場，其電場強度為19所以電場能量如何取

所以電場能量如何取205一平板電容器接在電源上，此時兩板間的電場強度為，電容為，兩極板間電勢差電容器能量今在不斷開電源的情況下插入一電介質，其相對電容率為，試比較電容，電勢差和電容器能量5一平板電容器接在電源上，21解:討論：插入電介質后，介質中的電場強度