大學(xué)物理課件第九章-文庫(kù)吧
2024-12-29 18:52 本頁(yè)面
【正文】 q?Qq ?1 234解：導(dǎo)體上電荷分布是 : 球殼內(nèi)表面帶電 ，外表面帶電 。 q?Qq ?靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體 根據(jù)靜電平衡條件和靜電場(chǎng)的基本規(guī)律得電場(chǎng)分布 )(4)(0)(4)0(03424043323222202111RrrQqERrRERrRrqERrE????????????????靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體 3R2R1Rq?q?Qq ?1 23 4球體的電勢(shì) 方法一： 302022240220432144444 321332211111RQqRqRqdrrQqdrrqrdErdErdErdEldEURRRRrRRRRRrr?????????????????????????????????????????????????靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體 3R2R1Rq?q?Qq?1 23 4方法二： 根據(jù)電勢(shì)疊加原理，球體電勢(shì)是由三個(gè)帶電球殼在 處的電勢(shì)的疊加 1r3020221444321RQqRqRqUUUURRR????????????? 仿以上兩種方法，同學(xué)們可自行計(jì)算得如下結(jié)果 302020 4442 RQqRqrqU r??????????靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體 3R2R1Rq?q?Qq?1 23 4靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體 4044 rQqU r????3043 RQqU r????(3)接地后 1 E = q r 2 ε 4 0 π E 2 = 0 E 3 = 0 q R0 R 1 R 2 q 7 靜電屏蔽 （ 1）空腔導(dǎo)體屏蔽外電場(chǎng)：空腔導(dǎo)體內(nèi)部物體不受外電場(chǎng)的影響 （ 2）接地的導(dǎo)體空腔使外部空間不受腔內(nèi)電場(chǎng)的影響 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體 0E?避雷針的工作原理 云層帶電 絕大多數(shù)帶電云底層帶負(fù)電 ,頂層帶正電 接地 電介質(zhì)：所有絕緣體稱為電介質(zhì)，其特點(diǎn)是其內(nèi)部沒有自由電子。 92 靜電場(chǎng)中的電介質(zhì) 一、電介質(zhì)的結(jié)構(gòu)和極化機(jī)制 無(wú)外場(chǎng)時(shí)分子正負(fù)電荷中心重合 + 在外場(chǎng)中無(wú)極分子正負(fù)電荷中心移位，等效于一個(gè)電偶極子 電偶極矩與外電場(chǎng)方向一致 介質(zhì)表面出現(xiàn)極化電荷， 介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生極化電場(chǎng) + + + E?+ + + + 4:CH例 1. 無(wú)極分子的位移極化 : 2)束縛電荷產(chǎn)生附加電場(chǎng) . E?2. 有極分子的取向極化 : OH: 2例F F 電偶極矩趨于外電場(chǎng)的方向 介質(zhì)表面出現(xiàn)極化電荷，介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生極化電場(chǎng) 有極分子的無(wú)序排列 注意 1)極化作用將在電介質(zhì)表面產(chǎn)生束縛電荷 。 無(wú)外場(chǎng)時(shí)分子正負(fù)電荷中心不重合 二、電極化強(qiáng)度 1. 電極化強(qiáng)度 : 無(wú)外場(chǎng) 在電介質(zhì)中任取一宏觀小體積 ?V : 介質(zhì)不極化 0?? p有外場(chǎng) 介質(zhì)被極化 0?? p定義： VpP???電極化強(qiáng)度表示電介質(zhì)的極化程度 單位： 2??mC 當(dāng)電介質(zhì)處于確定的極化狀態(tài)時(shí)，介質(zhì)中每一宏觀點(diǎn)有唯一的極化強(qiáng)度。若電介質(zhì)的總體或某區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的極化強(qiáng)度相同，則稱其為均勻極化。 2 電介質(zhì)的電場(chǎng)強(qiáng)度 與電極化強(qiáng)度 的關(guān)系 E?P?電極化強(qiáng)度最終決定于 (合 )電場(chǎng) )( 0 EEEE ???? ???可以證明對(duì)各向同性電介質(zhì)有 EP ?? 0??? 介質(zhì)的電極化率，對(duì)均勻電介質(zhì) 是一個(gè)恒量。 ???靜電場(chǎng)中的電介質(zhì) 3. 極化電荷面密度 : 0??E?lA B0????????S? 如圖為充滿各向同性均勻介質(zhì)的平行板電容器，在介質(zhì)中取一柱形小體積，其中有 : VSlp ???? ????? ???P該式適用于各向同性均勻介質(zhì)的均勻極化 . 注意 ? 真空中各點(diǎn)的極化強(qiáng)度為零。 ? 導(dǎo)體中各點(diǎn)的極化強(qiáng)度為零。 ? 未極化的介質(zhì)中各點(diǎn)的極化強(qiáng)度為零。 ??? S SP dc o s ? ? ??? S SP?? d? ? ?????內(nèi)S SdSq ?在充滿各向同性均勻介質(zhì)的平行板電容器中 : 三、電介質(zhì)中的電場(chǎng) EEE ??? 00EE?a介質(zhì)中 的電場(chǎng) 自由電 荷的電場(chǎng) 極化電荷的電 場(chǎng) (束縛電荷 ) 0??E?dA B0????????000 ???E0?????EEEPEEEEE ???? ?????????? 000000E)(EP rrrrr0000 111 ????????? ????????011 EE???0??E?dA B0????????E)(P r 01 ?? ??110 ???? ?? rEE相對(duì)介電系數(shù) r??? 0?介質(zhì)的介電系數(shù) 真空中 : 1?r? 0EE ? 電位移 同時(shí)考慮自由電荷和束縛電荷產(chǎn)生的電場(chǎng) ? ? ????SSqq內(nèi))(1d 00?SE??總電場(chǎng) 束縛電荷 自由電荷 由電荷守恒定律和面上束縛電荷，得面內(nèi)束縛電荷 高 斯 93 電位移矢量 電介質(zhì)中的高斯定理 定義：電位移矢量 PED ??? ?? 0?? ???SSq內(nèi)0d SD??有介質(zhì)時(shí)的高斯定理 通過(guò)電介質(zhì)中任一閉合曲面的電位移通量等于該面包圍的自由電荷的代數(shù)和。 ? ? ?????內(nèi)S SdSq ? ??? S SP dc o s ? ? ??? S SP?? d代入得 ? ????SSq內(nèi)00 d)( SPE????PED ??? ?? 0?EP ?? )1(0 ?? r??EED ??? ??? ?? r0有電介質(zhì)存在時(shí)的高斯定理的應(yīng)用 （ 1）分析自由電荷分布的對(duì)稱性，選擇適當(dāng)?shù)母咚姑?，求出電位移矢量? （ 2）根據(jù)電位移矢量與電場(chǎng)的關(guān)系，求出電場(chǎng)。 （ 3）根據(jù)電極化強(qiáng)度與電場(chǎng)的關(guān)系，求出電極化強(qiáng)度。 （ 4）根據(jù)束縛電荷與電極化強(qiáng)度關(guān)系，求出束縛電荷。 1. 三矢量之間關(guān)系 PED ??? 、2 只是個(gè)輔助量，沒有 直接的 物理意義，它是為求 電介質(zhì)中電場(chǎng)強(qiáng)度而引入的 D?3 通過(guò)定理 求得 ，再由 或 求得電介質(zhì)中的電場(chǎng) 。 iQsdD 0??? ???? D?
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