大學(xué)物理第5章靜電場(chǎng)-資料下載頁
2025-01-13 19:38本頁面
【正文】 Rq0/4???RqdqUUU0/021 44 ???? ????66 因?yàn)榍蚪拥?, 球心電勢(shì) U=0 0440/0??? Rqdq ????qdRq ??/67 四、電介質(zhì)的極化 電介質(zhì)通常是指不導(dǎo)電的絕緣物質(zhì) . ?無極分子： 分子 正、負(fù)電荷的“中心”是重合的 甲烷 CH4 C H+ H+ H+ H+ 0?ep?分子電偶極矩 ep??有極分子：其正、負(fù)電荷的“中心”也不重合 水分子H2O O H+ H+ 正電荷中心 ep?負(fù)電荷中心 0?ep?68 機(jī)制 ?無極分子位移極化 0?E?0?ep?0?E?Epe ?? // ??? epE ???宏觀效應(yīng) 無外場(chǎng)時(shí)呈電中性 有外場(chǎng)時(shí)出現(xiàn) 極化電荷 69 ?有極分子轉(zhuǎn)向極化 0?E?0?ep?0?E?θ EpM e ??? ??Ep ?? 平行? ??? ?E??宏觀效應(yīng) 無外場(chǎng)時(shí)呈電中性 有外場(chǎng)時(shí)出現(xiàn) 極化電荷 70 電介質(zhì)的極化 71 *五、極化強(qiáng)度和極化電荷 電極化強(qiáng)度用來定量地描述介質(zhì)的極化程度。 ： 介質(zhì)中單位體積內(nèi)分子電偶極矩的矢量和為 極化強(qiáng)度矢量 VpP iV ?? ?????0l i m這里 ?V?0是指宏觀上夠小 ， 但微觀上夠大 。 單位： 庫侖 /米 2 極化電荷 也能說明電介質(zhì)極化的程度。 : ?? ??? is qsdP /??72 E0 E/ E EEE ??? ??? 0? 實(shí)驗(yàn)表明，對(duì) 各向同性的均勻介 質(zhì)有 EP ?? ?? 0? ? 叫電極化率 ，是一個(gè)無量綱的純數(shù)， P與 E的關(guān)系與方向無關(guān) 如果電介質(zhì)中各點(diǎn)的 χ值相同，就稱介質(zhì)為均勻電介質(zhì) 只有在各向同性的均勻介質(zhì)中， P與 E同向 73 六、有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理 有電介質(zhì)時(shí) : /0 EEE??? ??在高斯面內(nèi) : ∑q+∑qi/ )(1 /0??? ??? iS qqSdE ????? ??? /is qsdP ???? ??? qSdPES ??? )( 0?定義 電位移矢量 PED ??? ??0?得到 ???? qSdDS ??74 在 各向同性 的電介質(zhì)中 EP ?? ?? 0?PED ??? ?? 0? )(0 EE ?? ?? ?? E?)1(0 ?? ???r =1+? 叫電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù) EED r ??? ??? ?? 00??? r?稱介質(zhì)的 介電常數(shù) （ 電容率 ） 75 167。 電容 電容器 一、孤立導(dǎo)體的電容 實(shí)驗(yàn)表明：不同大小和形狀的導(dǎo)體達(dá)到同樣的電勢(shì)，所帶電量是不同的 定義 : 孤立導(dǎo)體的帶電量與其電勢(shì)之比稱之為 電容 UqC ? 只與導(dǎo)體自身的結(jié)構(gòu) (形 狀、尺寸及電介質(zhì)情況 )有關(guān)。與導(dǎo)體的電量無關(guān)。 單位： 法拉 (F)、微法拉 (?F)、皮法拉 (pF) 1法拉 =1庫侖 /伏特 1F＝ 106?F＝ 1012pF 76 例 : 求孤立導(dǎo)體球的電容 解 :設(shè)導(dǎo)體帶電量為 q RqU04 ???RUqC 04 ????若把地球看成一個(gè)孤立導(dǎo)體 R = 106 m C= 4? 1012 106 = 712?F 孤立導(dǎo)體電容器的缺點(diǎn) ① 電容值太小； ② 電容值不穩(wěn)定 77 B 二、電容器的電容 電容器 : 具有靜電屏蔽作用的電導(dǎo)體組合 。 A 實(shí)際中 ,嚴(yán)格滿足電容器要求的不多 ,一般都是 忽略邊緣效應(yīng)的近似 . 定義： 電容器帶電量與其電壓之比 ABBA UqUUqC ???78 平行板電容器 : ? ? ? d A B 忽略邊緣效應(yīng) 0???? E則極板間的電勢(shì)差為 ldEUU BABA ?? ??? ?00 ???sqddEd ???平行板電容器的電容 dSUqCAB0???79 圓柱型電容器 : ?? RB RA 忽略邊緣效應(yīng) 在 A、 B之間的電場(chǎng)強(qiáng)度 002rrE ?? ?????A、 B兩導(dǎo)體的電勢(shì)差（取正值） AB2r RRdrU BARRABln200 ?????? ?? ?長度為 l的電容器電容 )/l n (2AB RRlUlC ??? ??AB80 : 當(dāng)均勻介質(zhì)、均勻充滿時(shí) 0CC r??① 使電容值擴(kuò)大： ② 電容器的耐壓值 介質(zhì)擊穿的問題 81 167。 電場(chǎng)的能量 一、帶電系統(tǒng)的 能量 對(duì)于電量為 Q的帶電體 A，把微小電量 dq從無窮遠(yuǎn)處移到 A上 q dq 外界克服電場(chǎng)力做的功增加了帶電體 A的能量 U d qW Q?? 0電容器在充電過程中，U和 q 是不斷變化的。 dq U q q 82 外力 (電源 )功變?yōu)殡娙萜魉鶅?chǔ)的電能 U d qW Q?? 0 dqCqQ?? 0CQW 221? UQCU2121 2 ??這個(gè)結(jié)論對(duì)所有電容器都成立。 利用電容器儲(chǔ)存的能量 (1)照相機(jī)閃光燈 (2)心臟起搏器 83 二、電場(chǎng)能量 以平行板電容器為例 221 CUW ?dSC r?? 0? EdU ?20 )(21 EddSW r??? SdEr ??2021 ??電場(chǎng)能量密度 dVdWwe ?2021 Ewre ???上式可以推廣到任意分布的電場(chǎng) 84 DEEw re 2121 20 ?? ?? ED ?? ?? 21由電場(chǎng)能量密度求電場(chǎng)能 ?? ???VVdVEDdWW ??2185 比較均勻帶電球面和均勻帶電球體所儲(chǔ)存的能量。 R Rq q????????R rrqRrE 2040?? ??????????R rrqRrRqrE 203044???????????RRdrrEdrrEW 2200220 421421 ????球體球面 WW ?
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