E=0三、靜電平衡態(tài)下導體的帶電特性1、在靜電平衡下，導體所帶的電荷只能分布在導體的表面，導體內(nèi)部沒有凈電荷。（1）實心導體在靜電平衡時的電荷分布S導體內(nèi)部沒有凈電荷，電荷只能分布在導體表面。++++++++++++++++++++結論：

牛牛文庫文檔分享（2）空心導體，空腔內(nèi)無電荷E=0S電荷分布在導體外表面，導體內(nèi)部和內(nèi)表面沒凈電荷（3）空心導體，空腔內(nèi)有電荷q+q--------電荷分布在導體內(nèi)外兩個表面，內(nèi)表面帶電荷-q。

牛牛文庫文檔分享E=02、處于靜電平衡的導體，其表面上各點的電荷密度與表面鄰近處場強的大小成正比。dSE高斯定理：

牛牛文庫文檔分享++++++++++++++++++++++++++++++RRRRR3、靜電平衡下的孤立導體，其表面處面電荷密度與該表面曲率有關，曲率（1/R）越大的地方電荷密度也越大，曲率越小的地方電荷密度也小。四、尖端放電++++++++++--++

牛牛文庫文檔分享五、靜電屏蔽1、空腔導體，腔內(nèi)沒有電荷

空腔導體起到屏蔽外電場的作用。++++++++

接地的空腔導體可以屏蔽內(nèi)、外電場的影響。一個接地的空腔導體可以隔離內(nèi)外電場的影響。靜電屏蔽：--------+q2、空腔導體，腔內(nèi)存在電荷

牛牛文庫文檔分享六有導體存在時靜電場的分析計算例9-1、一塊大金屬板，面積為S，帶電量為Q，現(xiàn)在其近旁平行放置第二塊大金屬板，此板原來不帶電。求靜電平衡時，金屬板的電荷分布。如果把第二塊金屬板接地，情況又如何？（忽略金屬板的邊緣效應）p解：導體內(nèi)部無凈電荷，電荷只能分布在金屬板表面由電荷守恒得：又金屬板內(nèi)電場為零，由高斯定理得金屬板內(nèi)任意點p的場強由疊加定律得

牛牛文庫文檔分享場強分布為方向向左方向向右方向向右（2）接地情況第一塊板電荷守恒又金屬板內(nèi)電場為零，由高斯定理得金屬板內(nèi)一點的場強為零得：

牛牛文庫文檔分享9-2電容電容器一、孤立導體的電容一帶電為q的孤立導體達到靜電平衡時為一等勢體，具有確定的電勢值，實驗表明，導體的電勢隨著帶電量的增加而成正比的增大，其比值為一定值，稱為電容C。如一孤立導體球（注意與均勻帶電球體區(qū)別），帶電為q時，C=40R電容值只與導體本身的形狀、大小及周圍介質(zhì)有關電容單位：法拉++++++

牛牛文庫文檔分享二、電容器的電容兩個靠得很近的導體帶上一定電量時，外界對兩導體間的電勢差的影響很小，當它們分別帶上等量異號電荷時，就構成電容器。S-Q+QE電容反映了電容器儲存電荷的能力用途：交流電路中電流和電壓的控制發(fā)射機中振蕩電流的產(chǎn)生接收機中的調(diào)諧整流電路中的濾波電子線路中的時間延遲1、平行板電容器的電容q=S

牛牛文庫文檔分享2、圓柱形電容器解：先設帶電密度為，求板間的場強r

牛牛文庫文檔分享3、球形電容器RARB

牛牛文庫文檔分享例9-2兩根平行的“無限長”均勻帶電直線，相距為d,導線半徑為R(R<<d)，設導線上單位長度上帶電為+和-,求該導體組單位長度上的電容.dR+++++++------EPrd-r

牛牛文庫文檔分享四、電容器的串、并聯(lián)1、電容器的并聯(lián)C1C2C3U總電量：等效電容：并聯(lián)電容器的等效電容等于各個電容器電容之和。結論：

牛牛文庫文檔分享2、電容器的串聯(lián)C1C2CnU設各電荷帶電量為q等效電容：串聯(lián)電容器的等效電容的倒數(shù)等于各電容的倒數(shù)之和。結論：

牛牛文庫文檔分享電阻率很大，導電能力很差的物質(zhì)。即絕緣體。

分子中的正負電荷束縛的很緊，介質(zhì)內(nèi)部幾乎沒有自由電荷。電介質(zhì)的特點：電介質(zhì)：9-3靜電場中的電介質(zhì)電介質(zhì)靜電場電介質(zhì)極化介質(zhì)中電場變化

牛牛文庫文檔分享一電介質(zhì)對電場的影響Q-QQ-Q實驗：兩平行帶電板之間的電壓可用靜電計測得，比較平行板之間充入介質(zhì)前后的電壓U情況。結果充入介質(zhì)前充入介質(zhì)后d充入介質(zhì)電介質(zhì)的相對電容率電容率

牛牛文庫文檔分享二、電介質(zhì)的微觀機制和極化過程兩大類電介質(zhì)分子結構：分子的正、負電荷中心在無外場時重合。不存在固有分子電偶極矩。分子的正、負電荷中心在無外場時不重合，分子存在固有電偶極矩。(1)、有極分子：-q+q=O--H+H+H2O(2)、無極分子：=±C--H+H+H+H+H4C+

牛牛文庫文檔分享1、無極分子的位移極化±±±±±±±±±±±±±±±+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-E

在外電場的作用下，介質(zhì)表面產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象稱為電介質(zhì)的極化。

由于極化，在介質(zhì)表面產(chǎn)生的電荷稱為極化電荷或稱束縛電荷。

牛牛文庫文檔分享2、有極分子的轉向極化+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-EoFF+-Eo

無極分子在外場的作用下正負電荷中心發(fā)生偏移而產(chǎn)生的極化稱為位移極化。

有極分子在外場中發(fā)生偏轉而產(chǎn)生的極化稱為轉向極化。

牛牛文庫文檔分享說明：（1）兩種類型的分子在外場作用下極化微觀機制不同，但效果一樣（2）介質(zhì)內(nèi)部：正負電荷仍相等，因而仍表現(xiàn)為電中性。介質(zhì)表面：出現(xiàn)束縛電荷（極化電荷）,束縛電荷越多,極化程度越大（3）以上討論的介質(zhì)系指各向同性介質(zhì)三、電介質(zhì)的極化強度定義：極化強度有極分子無極分子介質(zhì)中某處體積元n為介質(zhì)中分子數(shù)密度++++++++-------在平板電容器中有均勻電介質(zhì)，在介質(zhì)內(nèi)取長為l，底面積為S的柱體

牛牛文庫文檔分享實驗證明：當外場E0不太強時，各向同性的電介質(zhì)的電極化強度P與合電場E成正比，方向相同注：E為介質(zhì)內(nèi)實際場強，是介質(zhì)極化后的合場強。稱為電極化率四、介質(zhì)中電場強度、極化電荷與自由電荷的關系++++++++------------+++++E0E’

牛牛文庫文檔分享9-4電介質(zhì)中的高斯定理(這部分內(nèi)容見P234)電介質(zhì)外場束縛電荷q’自由電荷q0電場E’電場E0介質(zhì)中介質(zhì)中高斯定理引入電位移矢量Q0為自由電荷

牛牛文庫文檔分享（1）介質(zhì)中的高斯定理雖說是從平板電容器這一特例推導出，但它普遍適用于任何情況。

（2）介質(zhì)中的高斯定理包含了真空中的高斯定理。說明：

（3）電位移矢量是一個輔助量，沒有實際的物理意義。描寫電場的基本物理量是電場強度。真空中：所以：

牛牛文庫文檔分享與的關系對于各向同性的電介質(zhì)：r：相對電容率或：電容率

牛牛文庫文檔分享注：是定義式，普遍成立。只適用于各向同性的均勻介質(zhì)。真空中：介質(zhì)中：電容：結論：

介質(zhì)中的場強E比真空中的場強Eo小。而有介質(zhì)電容器的電容C比真空電容器的電容Co大。

牛牛文庫文檔分享（3）D，E，P三者與電荷的關系++++++++-------++++++++-------D線E線P線D矢量僅與自由電荷有關P矢量僅與束縛電荷有關E與所有的電荷有關例、一個帶正電荷的金屬球，半徑為R，電量為q，浸入大油箱中，油的相對介電常數(shù)為r，求球外的電場分布以及貼近金屬球表面的油面上的束服電荷總量++++++EDqq’P解：油為各向同性介質(zhì)，根據(jù)球對稱性,求介質(zhì)中球外一點的場強，由高斯定理得又：

牛牛文庫文檔分享例在自由電荷面密度為0的平行板電容器中充了兩層相對介電常數(shù)分別為r1、r2的電介質(zhì)，厚度各為d1,d2，求該電容器的電容。d1,r1d2,r2解：由于兩層介質(zhì)均勻，故場強在兩介質(zhì)中分別是均勻的S1S2分別取如圖的兩個高斯柱面同理S

牛牛文庫文檔分享例9-4：設內(nèi)外半徑為R1、R3的同心球面組成的球形電容器，中間充以相對介電常數(shù)分別為r1、r2的電介質(zhì)，分界面為半徑為R2的球面，求此電容器的電容r1r2R1R3—+解：先求電場的空間分布

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牛牛文庫文檔分享一、電容器的能量-q+qU++dq

電容器的電能：9-5電容器的能量和靜電場的能量

牛牛文庫文檔分享二、電場的能量，能量密度電能是儲存在（定域在）電場中。（電容器體積：V=Sd）電場的能量密度：單位體積電場所具有的能量。

牛牛文庫文檔分享例9-5、球形電容器帶電q，內(nèi)外半徑分別為R1和R2，極板間充滿介電常數(shù)為的電介質(zhì)。計算電場的能量。R1R2rdr解：

牛牛文庫文檔分享例9-6、在真空中均勻帶電的球體，半徑為R，體電荷密度為。試求此帶電體系的靜電能P解：利用高斯定理可的帶電體系的電場分布利用靜電能公式得

牛牛文庫文檔分享例9-7一平行板電容器其極板面積S，間距為d，用電源充電至兩板分別帶上電量Q，現(xiàn)斷開電源后再把兩板距離拉至為2d,求外