大學物理課件第九章-在線瀏覽
2025-03-02 18:52本頁面
【正文】 （ 1）靜電場中引入導體后，由于電荷和電場分布的相互影響，問題更為復雜； （ 2）理解導體靜電平衡條件和性質(zhì)，并能正確應用是關(guān)鍵； （ 3）再聯(lián)系前一章的靜電場普遍規(guī)律，去解決具體問題。如把 B板接地 ,電荷分布如何變化 ? 解 : 設(shè)達到靜電平衡后 , 從左至右一共有四個帶電平面， 設(shè)其所帶電荷的面密度依次為 ? ? ? ?4。 q?Qq ?靜電場中的導體 根據(jù)靜電平衡條件和靜電場的基本規(guī)律得電場分布 )(4)(0)(4)0(03424043323222202111RrrQqERrRERrRrqERrE????????????????靜電場中的導體 3R2R1Rq?q?Qq ?1 23 4球體的電勢 方法一： 302022240220432144444 321332211111RQqRqRqdrrQqdrrqrdErdErdErdEldEURRRRrRRRRRrr?????????????????????????????????????????????????靜電場中的導體 3R2R1Rq?q?Qq?1 23 4方法二： 根據(jù)電勢疊加原理，球體電勢是由三個帶電球殼在 處的電勢的疊加 1r3020221444321RQqRqRqUUUURRR????????????? 仿以上兩種方法，同學們可自行計算得如下結(jié)果 302020 4442 RQqRqrqU r??????????靜電場中的導體 3R2R1Rq?q?Qq?1 23 4靜電場中的導體 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）空腔導體屏蔽外電場：空腔導體內(nèi)部物體不受外電場的影響 （ 2）接地的導體空腔使外部空間不受腔內(nèi)電場的影響 靜電場中的導體 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)，其特點是其內(nèi)部沒有自由電子。 無外場時分子正負電荷中心不重合 二、電極化強度 1. 電極化強度 : 無外場 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 介質(zhì)被極化 0?? p定義： VpP???電極化強度表示電介質(zhì)的極化程度 單位： 2??mC 當電介質(zhì)處于確定的極化狀態(tài)時，介質(zhì)中每一宏觀點有唯一的極化強度。 2 電介質(zhì)的電場強度 與電極化強度 的關(guān)系 E?P?電極化強度最終決定于 (合 )電場 )( 0 EEEE ???? ???可以證明對各向同性電介質(zhì)有 EP ?? 0??? 介質(zhì)的電極化率，對均勻電介質(zhì) 是一個恒量。 ? 導體中各點的極化強度為零。 ??? 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 EEE ??? 00EE?a介質(zhì)中 的電場 自由電 荷的電場 極化電荷的電 場 (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 同時考慮自由電荷和束縛電荷產(chǎn)生的電場 ? ? ????SSqq內(nèi))(1d 00?SE??總電場 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)時的高斯定理 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。 （ 2）根據(jù)電位移矢量與電場的關(guān)系，求出電場。 （ 4）根據(jù)束縛電荷與電極化強度關(guān)系，求出束縛電荷。 iQsdD 0??? ???? D?EPD ??? 0??? ED r?? ??0?E?3 定理應用 例題 1: 導體球帶電 ，半徑為 ，球外被同心均勻電介質(zhì)球殼包圍。 94 電容 電容器 一 孤立導體的電容 若一孤立導體帶電 +q， 則該導體具有一定的電位 U， q?U 且 q? 、 U?。 C：稱為孤立導體的 電容 。 單位： F(法拉 ) 一般導體不同， C就不同。 R4qUo???? UqC ?? R4 o???地球半徑： R=?106m F10700C 6???F700 ??R 孤立導體的電容 C=q/U與 q、U 均無關(guān) ,只與導體的幾何因素有關(guān)，它反映的是一種容納電荷的能力。 這種由 A、 B組成的導體系統(tǒng) 電容器 電容器 電容器：兩相互絕緣的導體組成的系統(tǒng)。 幾種常見電容器及其符號： 平行板電容器 電容器及其分類 圓柱形電容器 球形電容器 ?平板電容器 S ????0???E?? ???? ???? lE ?? dUUd0???d ?? ???UUqC00/ ???dS?dS0??電容與極板面積成正比，與間距成反比。 解：設(shè)導線表面單位長度帶電 + ?, –? )(22 xdxE oo ??? ???????? ? ada E d xU ada ad oo lnln ?????? ???單位長度的電容： )l n ()l n (1 00 adadUQC ?????? ????d 兩線間任意 P點的場強： x . P ????E?o x ? 特殊電容器電容求解 電容
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