費(fèi)米對于“什么是物理，什么不是物理”有一個很清楚價值觀念。他認(rèn)為太多形式化東西不是不可能出物理，只是出物理可能性經(jīng)常很小，因?yàn)樗虚]門造車危險。而跟實(shí)際接觸物理才是能夠長久站得住腳物理。

－摘自《楊振寧文錄》同學(xué)們好！?（意.1901－1954.因?yàn)閷β凶右l(fā)核反應(yīng)等研究榮獲1938年諾貝爾物理獎）第1頁結(jié)構(gòu)框圖電相互作用庫侖定律靜電場穩(wěn)恒電場電場強(qiáng)度電通量高斯定理環(huán)路定理電勢靜電場基本性質(zhì)與帶電粒子相互作用導(dǎo)體靜電平衡電位移矢量介質(zhì)中高斯定理電介質(zhì)極化電場能靜電力疊加原理電容第九章電相互作用和靜電場第2頁本講：

靜電場中電介質(zhì)（難點(diǎn)）關(guān)鍵點(diǎn)：1.電介質(zhì)極化及其描述.2.介質(zhì)中高斯定理,矢量.3.求解電介質(zhì)中電場.4.電容及其計算靜電場與物質(zhì)相互作用：靜電場中導(dǎo)體、電介質(zhì)（絕緣體）上講:

靜電場中導(dǎo)體第3頁e+物質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在著正負(fù)電荷1.電介質(zhì)分類§9.7靜電場中電介質(zhì)一.電介質(zhì)極化及其描述+-無極分子無極分子電介質(zhì)+-有極分子有極分子電介質(zhì)第4頁無極分子電介質(zhì)2.極化現(xiàn)象無外場+-+-+-+-+-+-外場中(位移極化)出現(xiàn)束縛電荷和附加電場+-----++++-+第5頁有極分子電介質(zhì)位移極化和轉(zhuǎn)向極化微觀機(jī)制不一樣，宏觀效果相同。統(tǒng)一描述出現(xiàn)束縛電荷(面電荷、體電荷)無外場+-外場中(轉(zhuǎn)向極化)出現(xiàn)束縛電荷和附加電場+-H第6頁實(shí)例：均勻介質(zhì)球在均勻外場中極化非均勻場，在介質(zhì)球內(nèi)與外場反向。在介質(zhì)球外可能與外場同向或反向。在介質(zhì)球內(nèi)減弱外場。第7頁3.金屬導(dǎo)體和電介質(zhì)比較有大量自由電子基本無自由電子，正負(fù)電荷只能在分子范圍內(nèi)相對運(yùn)動金屬導(dǎo)體特征電介質(zhì)（絕緣體）模型與電場相互作用宏觀效果“電子氣”電偶極子靜電感應(yīng)有極分子電介質(zhì):無極分子電介質(zhì):轉(zhuǎn)向極化位移極化靜電平衡導(dǎo)體內(nèi)導(dǎo)體表面感應(yīng)電荷內(nèi)部：分子偶極矩矢量和不為零出現(xiàn)束縛電荷（極化電荷）第8頁4.極化現(xiàn)象描述1）從分子偶極矩角度單位體積內(nèi)分子偶極矩矢量和——極化強(qiáng)度.試驗(yàn)規(guī)律介質(zhì)極化率總場設(shè)分子數(shù)密度：n極化后每個分子偶極矩:空間矢量函數(shù)第9頁作如圖斜圓柱-+'s2）從束縛電荷角度-+電介質(zhì)表面出現(xiàn)束縛電荷層求移過面元dS電量，即如圖斜圓柱內(nèi)束縛電荷電量dq'χ:由介質(zhì)性質(zhì)決定，與E無關(guān)。在各向同性均勻介質(zhì)中為常數(shù)。第10頁極化面電荷密度等于極化強(qiáng)度外法線分量極化強(qiáng)度：-+dq′第11頁介質(zhì)非均勻極化時，出現(xiàn)極化體電荷極化強(qiáng)度經(jīng)過某封閉曲面通量等于曲面內(nèi)極化電荷代數(shù)和負(fù)值移出封閉曲面S電量移過面元dS電量第12頁二.電介質(zhì)中電場1.介質(zhì)中高斯定理靜電場高斯定理自由電荷極化電荷自由電荷第13頁定義：電位移矢量電介質(zhì)中高斯定理：電位移矢量經(jīng)過靜電場中任意封閉曲面通量等于曲面內(nèi)自由電荷代數(shù)和自由電荷第14頁電介質(zhì)中高斯定理：注意：回到與均相關(guān)電位移矢量穿過閉合曲面通量僅與相關(guān).特例：真空——尤其介質(zhì)第15頁2.怎樣求解介質(zhì)中電場？本課程只要求特殊情況各向同性電介質(zhì)分布含有一些對稱性總場=外場+極化電荷附加電場'EEErrr+=0第16頁（1）各向同性電介質(zhì)：令介質(zhì)相對電容率為常數(shù)得真空電容率介質(zhì)電容率式中第17頁才能選取到恰當(dāng)高斯面使積分能求出.（2）分別含有一些對稱性步驟：對稱性分析，選高斯面.注意：對稱性——球?qū)ΨQ、軸對稱、面對稱.電介質(zhì)分布對稱性均勻無限大介質(zhì)充滿全場（246頁例一）介質(zhì)分界面為等勢面（246頁例二）介質(zhì)分界面與等勢面垂直（266頁9.35）第18頁例(266頁9-35)

已知：平行板電容器充二分之一電介質(zhì)：求：解：介質(zhì)分界面⊥等勢面，未破壞各部分面對稱性，選底面與帶電平板平行圓柱面為高斯面.第19頁導(dǎo)體內(nèi)由高斯定理第20頁同理電量不變：又：解得第21頁第22頁充介質(zhì)前比較充介質(zhì)后第23頁§9.8電容電容器一.電容提升單位水位所注入水量容器儲水能力導(dǎo)體儲存電荷能力電容器儲電能力極板間距線度因?yàn)殪o電屏蔽，值穩(wěn)定.與周圍導(dǎo)體、電介質(zhì)、帶電體分布相關(guān)提升單位電勢所增加帶電量兩極板間電勢差為一個單位時，極板帶電量.類比第24頁二.電容計算孤立導(dǎo)體：周圍無其它導(dǎo)體，電介質(zhì)，帶電體.孤立導(dǎo)體電容取決于本身形狀大小,與其是否帶電無關(guān)。由電容定義：則金屬球電勢：令設(shè)其帶電量為Q，[例1]半徑R孤立金屬球電容練習(xí)：估算地球電容第25頁[例2]

推求圓柱型電容器，平行板電容器，球形電容器公式，并總結(jié)求電容器電容普通方法.求：已知：得：作半徑，高h(yuǎn)同軸圓柱面為高斯面.解：設(shè)內(nèi)極板帶電量第26頁由電容定義：電容器兩極板間電勢差：第27頁自學(xué)：P248

例二、例三球形電容器平行板電容器第28頁總結(jié)：求電容器電容普通方法2）選高斯面，求1）設(shè)極板帶電3）求電容器兩