導(dǎo)體和電介質(zhì)中的靜電場(chǎng)-文庫(kù)吧資料
2025-05-03 14:25本頁(yè)面
【正文】 ? ＝＝所以 121221rrEE???? ???? 可見(jiàn)在這兩層電介質(zhì)中場(chǎng)強(qiáng)并不相等，而是和電容率（或相對(duì)電容率）成反比。 σ。先在兩層電介質(zhì)交界面處作一高斯閉合面 S1，在此高斯面內(nèi)的自由電荷為零。 Q，中間充一層厚度為 d介電常數(shù)為 ? 的均勻介質(zhì)， 求：電場(chǎng)分布、極間電勢(shì)差和電容。 ? ? r r q r q r q ?? ?? ? ?? 4 4 4 2 0 39。 r?+ + + + + + + + r?解 :選取同心高斯封閉球面 r ? ??s qsdD ??2244rqDqrD?????204 rqDEr??????真空中的高斯定理 0???? ?? iiqSdE??0?qq ???大小 ? ? ? ? ? ? ? ? r q q ? 1 1 39。 利用電介質(zhì)的高斯定理可以使計(jì)算簡(jiǎn)化，原因是只需要考慮自由電荷。 對(duì) D的理解 ： D只和自由電荷有關(guān)嗎 ? D在閉合面上的通量只 和自由電荷有關(guān) 例 ?r +Q E 線 D 線 電位移線只與自由電荷有關(guān) 電力線（ E線 ）不但與自由電荷有關(guān) ，而且與束縛電荷有關(guān) ?r +Q 電力線與電位移線比較 有電介質(zhì)存在時(shí)的高斯定理的應(yīng)用 （ 1）首先分析自由電荷分布的對(duì)稱性，選擇適當(dāng)?shù)母咚姑?，由高斯定理求出電位移矢量的分布。、?q180。 +q180。 1r ?? 。 — 稱電介質(zhì)的 相對(duì)電容率 （相對(duì)介電常數(shù)） r? r0 ??? ?— 稱電介質(zhì)的 電容率 inductivity (介電常數(shù) dielectric constant ) 。 10 3 16 14 6 20 80 200 10 20 10 15 電介質(zhì)擊穿的應(yīng)用： 高壓脈沖電場(chǎng)殺菌技術(shù)： 主要原理是基于微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)和液態(tài)食品體系間的電學(xué)特性差異。 真空 真空 比較金屬導(dǎo)體 和電介質(zhì) 有大量的 自由電子 基本無(wú)自由電子，正負(fù)電荷 只能在分子范圍內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng) 金屬導(dǎo)體 特征 電介質(zhì)（絕緣體） 模型 與電場(chǎng)的 相互作用 宏觀 效果 電子氣 電偶極子 靜電感應(yīng) 有極分子電介質(zhì) : 無(wú)極分子電介質(zhì) : 取向極化 位移極化 靜電平衡 導(dǎo)體內(nèi) 導(dǎo)體表面 感應(yīng)電荷 0,0 ?? ?E?E0?? ?表面?E?內(nèi)部：分子偶極矩矢量和不為零 表面：出現(xiàn)束縛電荷 （極化電荷） 0??i ip?若電介質(zhì)所處的電場(chǎng)非常強(qiáng)，介質(zhì)中的電子有可能脫離原子核的束縛，引起自由電子倍增效應(yīng)，介質(zhì)失去極化特性，變成導(dǎo)電體，稱為電介質(zhì)的擊穿。 位移極化和取向極化微觀機(jī)制不同，宏觀效果相同。 3） 極化電荷被束縛在介質(zhì)表面， 不能離開(kāi)電介質(zhì)到其它帶電體，也不能在電介質(zhì)內(nèi)部自由移動(dòng)。 說(shuō)明： 綜 述： 1）不管是位移極化還是取向極化，其最后的宏觀效果都是產(chǎn)生了極化電荷。 電子位移極化效應(yīng)在任何電介質(zhì)中都存在，而分子取向極化只是由有極分子構(gòu)成的電介質(zhì)所特有的。 有外場(chǎng)時(shí)， 由等效電偶極子轉(zhuǎn)向外電場(chǎng)的方向，發(fā)生 取向極化 。 均勻介質(zhì)極化時(shí)在介質(zhì)垂直于場(chǎng)強(qiáng)的兩端面出現(xiàn)極化電荷 0E??? ???cHHHH無(wú)極分子 電介質(zhì) 位移極化 Displacement polarization 無(wú)外場(chǎng) 0?ip?0??i ip?+ + + + + + 外場(chǎng)中 (位移極化 ) 0?ip? 0??i ip?出現(xiàn)束縛電荷和附加電場(chǎng) E??0E?+ + + + + + + + + + + 取向極化 Orientation polarization 無(wú)外 電場(chǎng)時(shí)， 分子存在 固有電偶極矩 。 位移極化 Displacement polarization 0E?位移極化 P?有外場(chǎng)時(shí)，正負(fù)電荷中心發(fā)生相對(duì)位移，發(fā)生位移極化，產(chǎn)生 感應(yīng)電矩 。 等效正電荷作用的位置 稱為“正電荷中心”。 求 :導(dǎo)體球上感應(yīng)電荷的電量 解 : 接地 即 設(shè) :感應(yīng)電量為 Q 由導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體 知 o點(diǎn)的電勢(shì)為 0 由電勢(shì)疊加原理有關(guān)系式： 044 00??lqRQ???? qlRQ ??0?UqRol電容 204 rqE????? ???? BARRBA UU lE?? dBA UUqC???ABBARRRR?? 04 ??rrqBARRd4 20????)11(4 0 BA RRq ????BRAR三 、電容器的串聯(lián)與并聯(lián) ?串聯(lián) C1 C2 +Q Q +Q Q ? ? ? UA UB U C 1CQUUBA ??2CQUUCB ?????????? ???2111CCQUU CA? ? UA UC C CQUUCA ??+Q Q 21111CCC ????ni iCC11一般 n 個(gè)電容器串聯(lián)的等效電容為 + 等效電容 比每一電容器的電容小 ,但電容器組的 耐壓能力提高 ?并聯(lián) C +Q1 Q 1 C1 C2 +Q2 Q2 ? ? UA UB BA UUQC??11 ? ?BA U
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