1、.,1,導(dǎo)體與電介質(zhì),.,2,導(dǎo)體靜電感應(yīng),一、導(dǎo)體的靜電平衡,導(dǎo)體內(nèi)有大量自由電子。,.,3,導(dǎo)體靜電平衡,導(dǎo)體內(nèi)有大量自由電子。,一、導(dǎo)體的靜電平衡,.,4,靜電平衡條件,導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡的條件是,.,5,等勢體,導(dǎo)體內(nèi),導(dǎo)體表面,.,6,金屬球放入前電場為一均勻場,.,7,金屬球放入后電力線發(fā)生彎曲 電場為一非均勻場,.,8,導(dǎo)體內(nèi)沒有凈電荷，電荷只分布在導(dǎo)體表面上。,二、靜電平衡下導(dǎo)體上的電荷分布,1、實(shí)心導(dǎo)體,.,9,2、空心導(dǎo)體, 腔內(nèi)無電荷,空腔內(nèi)表面沒有電荷，電荷只分布在 外部表面。,在導(dǎo)體內(nèi)包圍空腔作 高斯面S。則：,=0,.,10,腔體內(nèi)表面所帶的電量和腔內(nèi)帶電體所帶的電量

2、等量異號(hào)，腔體外表面所帶的電量由電荷守恒定律決定。,未引入q1時(shí),放入q1后,3、空心導(dǎo)體, 腔內(nèi)有電荷,.,11,表面附近作圓柱形高斯面,二、導(dǎo)體表面外側(cè)的場強(qiáng) 尖端放電,1.電場強(qiáng)度與電荷面密度的關(guān)系,.,12,證明:,即,用導(dǎo)線連接兩導(dǎo)體球,則,2. 電荷面密度與曲率的關(guān)系,導(dǎo)體表面曲率較大的地方， 電荷密度也較大。,.,13,導(dǎo)體表面上的電荷分布情況，不僅與導(dǎo)體表面形狀有關(guān)，還和它周圍存在的其他帶電體有關(guān)。,靜電場中的孤立帶電體： 導(dǎo)體上電荷面密度的大小與該處表面的曲率有關(guān)。,曲率較大，表面尖而凸出部分，電荷面密度較大 曲率較小，表面比較平坦部分，電荷面密度較小 曲率為負(fù)，表面凹進(jìn)去的

3、部分，電荷面密度最小,導(dǎo)體表面上的電荷分布,.,14,3. 尖端放電,尖端場強(qiáng)特別強(qiáng)，足以使周圍空氣分子電離而使空氣被擊穿，導(dǎo)致“尖端放電”。,形成“電風(fēng)”,.,15,防上靜電干擾的思路：,1）“躲藏起來”,2）大家自覺防止靜 電場外泄,實(shí)驗(yàn)：,四、靜電的應(yīng)用,.,16,解釋：,+,.,17,實(shí)際中大量應(yīng)用：,1）測試用的屏蔽室,2）無線電電路中的屏蔽罩、屏蔽線、高壓 帶電作業(yè)中的均壓服。,3）變壓器中的屏蔽層。,.,18,靜電屏蔽,接地封閉導(dǎo)體殼（或金屬絲網(wǎng)）外部的場 不受殼內(nèi)電荷的影響。,封閉導(dǎo)體殼（不論接地與否）內(nèi)部的電場 不受外電場的影響；,.,19,電荷分布,五、有導(dǎo)體存在時(shí)場強(qiáng)和電

4、勢的計(jì)算,.,20,例1.已知：導(dǎo)體板A，面積為S、帶電量Q，在其旁邊 放入導(dǎo)體板B。,求：(1)A、B上的電荷分布及空間的電場分布,(2)將B板接地，求電荷分布,a點(diǎn),b點(diǎn),A板,B板,.,21,解方程得:,電荷分布,場強(qiáng)分布,兩板之間,板左側(cè),板右側(cè),.,22,(2)將B板接地，求電荷及場強(qiáng)分布,板,接地時(shí),電荷分布,a點(diǎn),b點(diǎn),.,23,場強(qiáng)分布,電荷分布,兩板之間,兩板之外,.,24,例2.已知R1 R2 R3 q Q,求 電荷及場強(qiáng)分布；球心的電勢,如用導(dǎo)線連接A、B，再作計(jì)算,解:,由高斯定理得,電荷分布,場強(qiáng)分布,.,25,球心的電勢,.,26,球殼外表面帶電,用導(dǎo)線連接A、B，

5、再作計(jì)算,.,27,練習(xí) 已知: 兩金屬板帶電分別為q1、q2 求：1 、2 、3 、4,.,28,中間絕緣的兩導(dǎo)體極板構(gòu)成電容器； 電容器的基本功能是儲(chǔ)存電荷； 儲(chǔ)存電荷能力大小用電容C來量度。,一、電容器及其電容,10-2 電容 電容器,+q,-q,A,B,單位：法拉（F），,二、孤立導(dǎo)體的電容,.,29,三、電容的計(jì)算,計(jì)算電容器電容的一般步驟是：,（1）設(shè)兩極板帶電Q，求電場強(qiáng)度,（2）場強(qiáng)積分計(jì)算電勢差,（3）代入公式,.,30,1.平行板電容器,已知：S、d、0,設(shè)A、B分別帶電+q、-q,A、B間場強(qiáng)分布,電勢差,由定義,討論,.,31,2.圓柱形電容器,已知：,設(shè),場強(qiáng)分布,電

6、勢差,由定義,.,32,3.球形電容器,已知,設(shè)+q、-q,場強(qiáng)分布,電勢差,由定義,討論,孤立導(dǎo)體的電容,.,33,1.電容器的串聯(lián),C1,C2,C3,C4,三.電容器的聯(lián)接,.,34,2.電容器的并聯(lián),.,35,電介質(zhì),103、靜電場中的電介質(zhì),有極分子：分子正負(fù)電荷中心不重合。,無極分子：分子正負(fù)電荷中心重合；,電介質(zhì),甲烷分子,水分子,分子電偶極矩,二、電介質(zhì)的極化,.,37,1.無極分子的位移極化,+,-,+-,.,38,1）位移極化是分子的等效正負(fù)電荷作用中心 在電 場作用下發(fā)生位移的現(xiàn)象。,2）均勻介質(zhì)極化時(shí)在介質(zhì)表面出現(xiàn)極化電荷， 而非均勻介質(zhì)極化時(shí)，介質(zhì)的表面及內(nèi)部 均可出現(xiàn)

7、極化電荷。,極化電荷,極化電荷,結(jié)論：,2. 有極分子的轉(zhuǎn)向極化,轉(zhuǎn)向外電場,.,40,附加場強(qiáng),三、電介質(zhì)對(duì)電場的影響,.,41,電極化強(qiáng)度(矢量),單位體積內(nèi)分子電偶極矩的矢量和,描述了電介質(zhì)極化強(qiáng)弱，反映了電介質(zhì)內(nèi)分子電偶極矩排列的有序或無序程度。,四、極化強(qiáng)度,.,42,五、極化強(qiáng)度與極化電荷的關(guān)系,均勻介質(zhì)極化時(shí)，其表面上某點(diǎn)的極化電荷面密度，等于該處電極化強(qiáng)度在外法線上的分量。,.,43,六、 電位移 電介質(zhì)中的高斯定理,真空中的高斯定理,電介質(zhì)中的高斯定理,.,44,介質(zhì)中的高斯定理,通過任意閉合曲面的電位移通量，等于該閉合曲面所包圍的自由電荷的代數(shù)和。,.,45,真空中,介質(zhì)中

8、,介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù),介質(zhì)的介電常數(shù),.,46,電位移線,大小:,線,線,.,47,將真空電容器充滿某種電介質(zhì),電介質(zhì)的電容率（介電常數(shù)）,平行板電容器,同心球型電容器,同軸圓柱型電容器,.,48,由高斯定理,.,49,場強(qiáng)分布,電勢差,電容,例2. 平行板電容器。 已知d1、r1、d2、 r2、S 求:電容C,解: 設(shè)兩板帶電,.,50,解: 過P點(diǎn)作高斯面得,電勢,.,51,例4.平行板電容器 已知 :S、d插入厚為t的銅板,求： C,.,52,設(shè)q,場強(qiáng)分布,電勢差,.,53,例5 求：（1）兩球殼間的電場分布,（2）兩球殼間的電勢差,（3）兩球殼構(gòu)成的電容器 的電容值。,（1）,.,5

9、4,（2）,(3),.,55,開關(guān)倒向a,電容器充電。,開關(guān)倒向b,電容器放電。,燈泡發(fā)光,電容器釋放能量,電源提供,計(jì)算電容器帶有電量Q，相應(yīng)電勢差為U時(shí)所具有的能量。,一、電容器的能量,10-4、靜電場的能量,.,56,外力做功,電容器的電能,.,57,電場能量體密度描述電場中能量分布狀況,1、對(duì)平行板電容器,二、靜電場的能量,能量體密度,.,58,對(duì)任一電場，電場強(qiáng)度非均勻,2、電場中某點(diǎn)處單位體積內(nèi)的電場能量,.,59,例： 計(jì)算球形電容器的能量 已知RA、RB、q,解：場強(qiáng)分布,取體積元,能量,.,60,比較均勻帶電球面和均勻帶電球體所儲(chǔ)存的能量。,.,61,第十章 基本公式,靜電平衡的條件,1）導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零； 2）導(dǎo)體表面緊鄰處場強(qiáng)處處與表面垂直。,推論