導(dǎo)體電介質(zhì)ppt課件(2)-wenkub.com
2025-01-11 15:32 本頁面
【正文】 求電荷重新分布下的場強(qiáng)、電勢分布。 2UCW e ? nCU 2/?eee WWW ?? 39。 U 為穩(wěn)壓電源，為一電容為 C 的空氣平行板電容器充電 ,在電源保持連接的情況下 ,試求把兩個極板間距增大至 n 倍時外力所做的功。 靜電場的能量 一 .帶電體系的靜電能 electrostatic energy 狀態(tài) a時的靜電能是什么？ 定義 ：把系統(tǒng)從狀態(tài) a 無限分裂到彼此相距無限遠(yuǎn)的狀態(tài)中 靜電場力作的功 ，叫作系統(tǒng)在狀態(tài) a時的靜電勢能。 0Q0Q1r? 2r?右左 UU ? 右左 EE ?22???右E11???左E021 Qqq ??除 s/2 解 :設(shè)左、右電荷面密度分別為 及 。 而 E的通量不僅與自由電荷有關(guān)，且與束縛電荷有關(guān)。 D線與 E線不同。??39。 電介質(zhì)中的總場強(qiáng)與外電場間的關(guān)系可表述為： rEE?0?1各向同性線性電介質(zhì) isotropy linearity anisotropy .電介質(zhì)的相對電容率（相對介電常數(shù)） 實驗表明，對于 各向同性線性電介質(zhì) ，極化后的電場強(qiáng)度和初始外電場成正比，比例系數(shù)與相對介電常數(shù) r?一般地，對于真空 1?r? 對于電介質(zhì) 1?r?其値由電介質(zhì)特性決定，因材料而異。 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 2. 有極分子的轉(zhuǎn)向極化 在外電場中有極分子的固有電矩要受到 一個力矩作用 + p e E 2. 有極分子的轉(zhuǎn)向極化 E M p = e 在外電場中有極分子的固有電矩要受到 一個力矩作用 + p e f f E 2. 有極分子的轉(zhuǎn)向極化 在此力矩作用下，使電矩方向轉(zhuǎn)向和外電場方 向一致。 C H + H + H + H + 甲烷分子 正負(fù)電荷 中心重合 P e 分子電偶極矩 H O + H + + 水分子 正電荷中心 負(fù)電荷 中心 P e 靜電場中的 電介質(zhì) 無極分子：分子正負(fù)電荷中心重合； + 1. 無極分子的位移極化 無外電場時，分子正負(fù)電荷中心重合，介質(zhì)不帶電。 電介質(zhì)已成為完成和執(zhí)行特殊功能的重要材料 。 并聯(lián)后相當(dāng)極板面積增大 U C Q=Q1+Q2=U（ C1+C2） =UC 等效 C= C1+C2=∑Ci 電容器的串聯(lián) C1 C2 U1 U2 特點：各電容上 Q同。,0???E帶電導(dǎo)體尖端附近電場最強(qiáng) 帶電導(dǎo)體尖端附近的電場特別大，可使尖端附近的空氣發(fā)生電離而成為導(dǎo)體產(chǎn)生放電現(xiàn)象，即 尖端放電 . 尖端放電現(xiàn)象 ?? E? 0?內(nèi)E cUor ?0??? ?? iiSqsdE?? ???LldE 0??? ?ii c on s tQ .有導(dǎo)體存在時靜電場場量的計算原則 : 二、 電容器及電容 capacitor capacity 電容只與導(dǎo)體幾何因素和介質(zhì)有關(guān) 表征導(dǎo)體固有的容電本領(lǐng) 單位 :法拉 FQU ?孤立導(dǎo)體的電勢 UQC ?定義 SI 量綱： ? ? ? ?? ?UQC ?當(dāng)導(dǎo)體的形狀和大小一定時，其電量和電勢之比是一定值。 ? ?E d SS? ?? 0q dVii V? ?? ?? 0? ? 0證明：在導(dǎo)體內(nèi)任取體積元 由高斯定理 ?體積元任取 證畢 0?內(nèi)EdV導(dǎo)體帶電只能在表面！ 導(dǎo)體體內(nèi)處處不帶電 ： 0d ??? ? lEU ABAB ??若內(nèi)表面帶電 所以內(nèi)表面 不 帶電 S+ + A B 結(jié)論 電荷分布在外表面上（內(nèi)表面無電荷） + + + + + + + + + + 矛盾 0d ?? ?? iSqSE ，??導(dǎo)體是等勢體 0d ??? ? lEU ABAB ??2 空腔導(dǎo)體 空腔內(nèi)無電荷 q? 空腔內(nèi)有電荷 q?2S00d1??? ?? iSqSE ，??qq ??內(nèi)qQ ?1S電荷分布在表面上 內(nèi)表面上有電荷嗎？ 00d2??? ?? iSqSE ，?? 結(jié)論 當(dāng)空腔內(nèi)有電荷 時 ,內(nèi)表面因靜電感應(yīng)出現(xiàn)等值異號的電荷 ， 外表面有感應(yīng)電荷 （電荷守恒） 腔體外表面所帶的電量由電荷守恒定律決定。 靜電平衡 —— 導(dǎo)體中電荷的宏觀定向運動 終止，電荷分布不隨時間改變。在外電場作用下，幾乎不導(dǎo)電。 靜電場中的 導(dǎo)體及電介質(zhì) conductor 存在大量的可自由移動的帶電粒子，在外電場作用下能傳導(dǎo)電流。 導(dǎo)體 絕緣體 通常的金屬稱為一類導(dǎo)體，它們是以金屬鍵結(jié)合的晶體 ,處于晶格結(jié)點上的原子核很容易失去外層電子 ,成為正離子 .脫離原子核的價電子 ,可在整個金屬中自由移動 ,稱為 自由電子 . 將導(dǎo)體放入電場中 ,由于場對導(dǎo)體中電荷的作用 ,使電荷重新分布 ,從而也改變了原先的場分布 . 金屬導(dǎo)體、電介質(zhì)及場間的相互影響及相互作用 同樣 ,將電介質(zhì)放入電場 ,場對電介質(zhì)中電荷發(fā)生作用 ,也要引起 電荷重新分布 ,相應(yīng)的 ,需求解新的場分布 . 本章即研究導(dǎo)體、電介質(zhì)與場的相互作用及影響。 靜電平衡條件： 用電勢來描寫： 1. 導(dǎo)體為一等勢體； 2. 導(dǎo)體表面是一個等勢面。 q?q?q? 導(dǎo)體靜電平衡性質(zhì)的應(yīng)用 靜電屏蔽 腔內(nèi)、腔外的場互不影響 靜電屏蔽的裝置 接地導(dǎo)體殼 腔
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