静电场中的导体和电解质.ppt

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1、静电场中的导体和电介质,第 六 章,2,一 静电平衡条件,1 静电感应,+,6-1 静电场中的导体,3,2 静电平衡,6-1 静电场中的导体,4,静电平衡条件：,（1）导体内部任何一点处的电场强度为零；,（2）导体表面处电场强度的方向，都与导体表面垂直.,6-1 静电场中的导体,5,1.导体内各点电势相等,推论：导体为等势体,6-1 静电场中的导体,6,2.导体表面为等势面,推论：导体为等势体,6-1 静电场中的导体,7,二 静电平衡时导体上电荷的分布,结论：导体内部无净电荷，电荷只分布在导体表面.,1实心导体(带电为q),6-1 静电场中的导体,8,2空腔导体(带电为q),空腔内无电荷时,电

2、荷分布在表面,6-1 静电场中的导体,9,若内表面带电，必等量异号,结论：空腔内无电荷时，电荷分布在外表面,内表面无电荷.,与导体是等势体矛盾,6-1 静电场中的导体,10,空腔内有电荷q时,结论:空腔内有电荷+q时，空腔内表面有感应电荷-q，外表面有电荷q+q,+,q,q,6-1 静电场中的导体,11,作扁圆柱形高斯面,3 导体表面附近场强与电荷面密度的关系,6-1 静电场中的导体,12,4导体表面电荷分布规律,6-1 静电场中的导体,13,带电导体尖端附近的电场特别大，可使尖端附近的空气发生电离而成为导体产生放电现象,尖端放电现象,6-1 静电场中的导体,14,三 静电屏蔽,1屏蔽外电场,

3、6-1 静电场中的导体,15,例1 外半径R1=10 cm，内半径R2=7 cm 的金属球壳，在球壳中放一半径R3=5 cm的同心金属球，若使球壳和球均带有q=10-8 C的正电荷，问两球体上的电荷如何分布？球心电势为多少？,6-1 静电场中的导体,16,解,作球形高斯面,作球形高斯面,6-1 静电场中的导体,-q,1.两球体上的电荷如何分布,2.球心电势,+2q,17,6-1 静电场中的导体,18,6-1 静电场中的导体,19,R1=10 cm，R2=7 cmR3=5 cm，q=10-8 C,END,6-1 静电场中的导体,20,一 电介质对电场的影响 相对电容率,6-2 静电场中的电介质,

4、21,二 电介质的极化,无极分子：（氢、甲烷、石蜡等）,有极分子：（水、有机玻璃等）,电介质,6-2 静电场中的电介质,22,+,-,三 电极化强度与极化电荷的关系,6-2 静电场中的电介质,23,例1 把一块相对电容率r=3的电介质，放在相距d=1 mm的两平行带电平板之间.放入之前，两板的电势差是1000 V.试求两板间电介质内的电场强度E，电极化强度P，板和电介质的电荷面密度，电介质内的电位移D.,6-3 电位移 有介质时的高斯定理,24,解,r=3，d=1 mm，U=1 000 V,6-3 电位移 有介质时的高斯定理,25,r=3，d=1 mm，U=1 000 V,6-3 电位移 有介

5、质时的高斯定理,26,电容器是一储能元件。,6-4 电容 电容器,27,一 孤立导体的电容,孤立导体-周围没有其它导体和带电体的导体。,决定因素：导体的几何尺寸、形状、周围介质。,6-4 电容 电容器,28,物理意义：导体升高单位电势所加电量。,单位：,微法,皮法,容器中的水升高单位高度所加水量来表示容器的储存能力,6-4 电容 电容器,29,例 球形孤立导体的电容,地球,6-4 电容 电容器,30,二 电容器,按形状：柱型、球型、平行板电容器按型式：固定、可变、半可变电容器按介质：空气、塑料、云母、陶瓷等 特点：非孤立导体，由两极板组成,1 电容器分类,6-4 电容 电容器,31,电容的大小

6、仅与导体的形状、相对位置、其间的电介质有关，与所带电荷量无关.,2 电容器电容,6-4 电容 电容器,32,3 电介质对电容的影响,6-4 电容 电容器,Q 不变,33,4 电容器的并联和串联,1）电容器的并联,2）电容器的串联,END,6-4 电容 电容器,34,5 电容器电容的计算,（1）设两极板分别带电Q,（3）求两极板间的电势差U,步骤,（4）由C=Q/U求C,（2）求两极板间的电场强度,6-4 电容 电容器,35,例1 平板电容器,（2）两带电平板间的电场强度,（1）设两导体板分别带电,（3）两带电平板间的电势差,（4）平板电容器电容,6-4 电容 电容器,36,例2 圆柱形电容器,设两圆柱面单位长度上分别带电,解,6-4 电容 电容器,37,平行板电容器电容,6-4 电容 电容器,38,例3球形电容器的电容,设内外球带分别带电Q,解,6-4 电容 电容器,39,孤立导体球电容,6-4 电容 电容器,