大學(xué)物理第13章靜電場中的導(dǎo)體與電介質(zhì)(已修改)
2025-01-25 19:39 本頁面
【正文】 1 課程指導(dǎo)課二 第 13章 靜電場中的導(dǎo)體與電介質(zhì) 167。 1 導(dǎo)體的靜電平衡 167。 2 電介質(zhì)的極化 電極化強(qiáng)度 167。 3 電位移矢量 電介質(zhì)中的靜電場 167。 4 電容與電容器 167。 5 靜電場的能量 教師：鄭采星 大學(xué)物理 2 基本要求 教學(xué)基本內(nèi)容、基本公式 第 13章 靜電場中的導(dǎo)體與電介質(zhì) 理解導(dǎo)體的靜電平衡條件及平衡時導(dǎo)體上的電荷分布、電場和電勢分布。理解靜電屏蔽。理解電介質(zhì)的極化、電極化強(qiáng)度；電位移矢量。理解 D、 E、P 三個矢量之間的關(guān)系，電介質(zhì)中的高斯定理。掌握電容器電容的計算。理解電場能量，電場能量密度并會進(jìn)行簡單計算。 1. 導(dǎo)體的靜電平衡 靜電感應(yīng)： 在靜電場力作用下，導(dǎo)體中自由電子在電場力的作用下作宏觀定向運(yùn)動，使電荷產(chǎn)生重新分布的現(xiàn)象。 導(dǎo)體內(nèi)部和表面無自由電荷的定向移動， —— 導(dǎo)體處于 靜電平衡狀態(tài) 。 0?內(nèi)E導(dǎo)體靜電平衡的條件 導(dǎo)體各點(diǎn)電勢相等，即導(dǎo)體是等勢體，表面是等勢面。 PS?dSnE ?0???表?3 2. 電介質(zhì)極化 （ 1） 極化強(qiáng)度與極化電荷的關(guān)系 n? 介質(zhì)外法線方向 nP ???? ??（ 2）電介質(zhì)極化特點(diǎn)：內(nèi)部場強(qiáng)一般不為零?？臻g任一點(diǎn)總電場 EEE ??? ??? 0（ 3）有電介質(zhì)時的高斯定理 電位移 PEεD ??? ?? 0? ???S S qSD 內(nèi) 0d ?? 通過電介質(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 ––– 有介質(zhì)時的高斯定理 EED r ??? ??? ?? 04 3. 電容與電容器 計算電容的一般方法： 先假設(shè)電容器的兩極板帶等量異號電荷，再計算出電勢差，最后代入定義式。 UqCUEQ????? ,?理論和實驗證明 0CC r?? C — 充滿介質(zhì)時電容 ?r — 相對介電常數(shù) (相對電容率） C0 — 真空中電容 平板電容器 0 r SC d???圓柱形電容器 02ln rBAlCRR?? ??球形電容器 04 r A BBARRCRR?? ???幾種常見電容器及其電容 5 電容器是一種儲能元件，在電路中用于調(diào)諧、濾波、耦合、旁路、能量轉(zhuǎn)換和延時。 2121 20 EDEre ?? ??? ???以平行板電容器為例 d d/0 EUSC r ?? ??d2121 202 SECUW r???? VEr 2021 ???能量密度 VWe ??電場能量 ???? V e VW d?對電場空間積分 6 分析：（ 1）根據(jù)靜電感應(yīng)和靜電平衡時導(dǎo)體表面電荷分布的規(guī)律，電荷 QA均勻分布在球 A表面，球殼 B內(nèi)表面帶電荷 QA , 外表面帶電荷 QA+ QB，電荷在導(dǎo)體表面均勻分布 （ 圖 (a)） ，由帶電球面電勢的疊加可求得球 A和球殼 B的電勢。 R1 = cm的金屬球 A外面套有一個同心的金屬球殼 B。已知球殼 B的內(nèi)、外半徑分別為 R2 = cm， R3 = cm。設(shè)球 A帶有總電荷 QA= ?108C ，球殼 B帶有總電荷 QB= ?108C。 （
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