介質(zhì)靜電場(chǎng)ppt課件-在線瀏覽
2025-03-03 06:11本頁(yè)面
【正文】 ?– ?– ?– ?– ?– ?– ?– ?– ?– ?– ?– ?– ?– ?– ?– ?– ?– ?– ?– ?– ?– ?– ?– 邊緣出現(xiàn)電荷分布 ,稱極化電荷或稱束縛電荷 共同效果 0???VP?EEE ??? ??? 00E?E??電介質(zhì)極化特點(diǎn)：內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)一般不為零。 極化強(qiáng)度 Polarization vector V?宏觀上無限小微觀上無限大的體積元 VpP ii??? ??lim定義： lqpi ?? ?每個(gè)分子的電偶極矩 ? ? ? ? ? ? ? ? ? – – – – – – – – – 無外場(chǎng)時(shí)： 0???VP?有 外 場(chǎng)時(shí) : 0???VP?單位體積內(nèi)分子電偶極矩的矢量和。 電偶極矩穿過 S 的分子對(duì) S內(nèi)的極化電荷有貢獻(xiàn) 在 dS附近薄層內(nèi)認(rèn)為介質(zhì)均勻極化 極化強(qiáng)度與極化電荷的關(guān)系 – + P?Sd??ldSV30 sdPdsPqd n ?? ??????如果 ? ? ?/2 落在面內(nèi)的是負(fù)電荷 如果 ? ?/2 落在面內(nèi)的是正電荷 2. 在 S 所圍的體積內(nèi)的極化電荷 q’與 P 的關(guān)系 ?? ??????SSSdPqdq ?? SdPqd ?? ??? dSPn? dSqd ???? nP?nP ????n? 介質(zhì)外法線方向 nP ??? ??1. 所以小面元 ds對(duì)面內(nèi)極化電荷的貢獻(xiàn) SdPqd ?? ???31 （ 1）電介質(zhì)極化特點(diǎn)：內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)一般不為零。 ?? c o s? PnP ???? ?由此可知，右半球面上 0???左半球面上 0???解： 1) 球面上任一點(diǎn) 最大處， 及 ???? ??? 0；處， 02 ??? ???? x n?Sd?P?0 極化電荷在 介質(zhì)球表面非均勻分布 33 2) 在球面上取環(huán)帶 ??? d??dSq ? ???d在球心處的場(chǎng) ??????? dc o ssin2c o s4 dd 2020PRqE ????0020 3dc o ssin2d ?????? PPEE ????? ??E?沿 x 軸負(fù)方向。 133 電位移矢量 電介質(zhì)中的高斯定理 電位移 同時(shí)考慮自由電荷和束縛電荷產(chǎn)生的電場(chǎng) ? ? ????S 0 )q(qSdES 內(nèi)0ε1??? ? ?????內(nèi)S SdSq ? ??? S SP dc o s ? ???? S SP ?? d代入得 ? ????S S qSd)PE 內(nèi) 00( ????定義：電位移矢量 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(shí)的高斯定理 35 思考 是不是只與自由電荷有關(guān) ? D?電位移矢量的高斯定理說明 ,電位移矢量在閉合曲面上的通量只和自由電荷有關(guān) ,這并不等于電位移矢量只和自由電荷有關(guān) . PED ??? ?? 0?36 之間的關(guān)系、 PED ??? .2PED ??? ?? 0?EP ?? )1(0 ?? r??EED ??? ??? ?? r0思考： 有電介質(zhì)存在時(shí)，電場(chǎng)由電介質(zhì)上的極化電荷和其他電荷 共同 決定。 一般情況：只給出自由電荷的分布和電介質(zhì)的分布， 極化電荷的分布是未知的 。 引入 輔助物理量電位移矢量 EDq ?? ??037 有電介質(zhì)存在時(shí)的高斯定理的應(yīng)用 （ 1）分析自由電荷分布的對(duì)稱性，選擇適當(dāng)?shù)? 高斯面，求出電位移矢量。 （ 3）根據(jù)電極化強(qiáng)度與電場(chǎng)的關(guān)系，求出電極化強(qiáng)度。 38 例 : 一無限長(zhǎng)同軸金屬圓筒，內(nèi)筒半徑為 R1， 外筒半徑為 R2， 內(nèi)外筒間充滿相對(duì)介電常數(shù)為 ?r的油，在 內(nèi)外筒間加上電壓 U(外筒為正極），求電場(chǎng)及束縛電荷分布。 設(shè)內(nèi)圓筒單位長(zhǎng)度帶電為 ?，以 r為底半徑、 l 為高作一與圓筒同軸的圓柱面為高斯面，則 ? ?????S S qrlD 內(nèi) 02d ?SD ?? ?? 內(nèi)S qrlD 02 1??D212 RrRr ????12 ,0 RrRr ???E2102RrRrr????? ?12 ,0 RrRr ??EεEεεD r0 ??? ??R1 R2 ?r R1 R2 0 ?r 39 內(nèi)外筒電勢(shì)差 ? ?? 21 dRR lEU ?? ?? 21 d20RR rrr??? ? 120ln2 RRr?????代入得到電場(chǎng)的分布為： 沿半徑向里 ?E 2112 )/l n(RrRRRr U ??12 ,0 RrRr ??EP r ?? )1(0 ?? ??由 得電極化強(qiáng)度矢量的分布 ?P21120)/l n()1( RrRRRrUr ?????12 ,0 RrRr ???? c o s? PnP ???? ????11210)/l n()1( RrRRRUr ????21220)/l n()1( RrRRRUr ??? ??束縛電荷在介質(zhì)內(nèi)表面為正，外表面為負(fù)。 解 : 根據(jù)金屬球是等勢(shì)體，而且介質(zhì)又以球體球心為中心對(duì)稱分布，可知電場(chǎng)分布必仍具球?qū)ΨQ性，用有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理。在電介質(zhì)內(nèi)部極化電荷體密度等于零，極化面電荷分布在與金屬交界處的電介質(zhì)表面上（另一電介質(zhì)表面在無限遠(yuǎn)處）。 ???????? ????rrRq????14 20? RrneP ???? |???ne?0 P?– – – – – – – – – – – – – – – – – rrqPrr ?? ???????? ?????14 3043 167。 電容器的兩極板常帶等量異號(hào)電荷。 UqCUEQ?????
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