2復(fù)習(xí)靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體與電介質(zhì)(精)

1、.1教學(xué)基本要求 理解靜電場(chǎng)中導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)的條件, 淹從靜電平衡條件來(lái)分析帶電導(dǎo)體在靜電場(chǎng)中的電 荷分布.二了解電介質(zhì)的極化及其微觀機(jī)理，了解電位移矢量。的概念，以及在各向同性介質(zhì)中，b和 電場(chǎng)強(qiáng)度E的關(guān)系了解電介質(zhì)中的高斯定理，并 會(huì)用它來(lái)計(jì)算對(duì)稱(chēng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度.三理解電容的定義，并能計(jì)算幾何形狀簡(jiǎn) 單的電容器的電容.了解靜電場(chǎng)是電場(chǎng)能量的攜帶者，了解電場(chǎng)能量密度的概念，能用能量密度計(jì)算電場(chǎng)能量.,靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體與電介質(zhì)一靜電平衡條件及導(dǎo)體上電荷分布二電容器的電容三靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)四靜電場(chǎng)的能量I -靜電平衡條件及導(dǎo)體上電荷分布靜電平衡條件導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零：導(dǎo)體表面處的

2、電場(chǎng)強(qiáng)度的方向,都與導(dǎo)體表面垂直.-導(dǎo)體表面是等勢(shì)面”導(dǎo)體內(nèi)部電勢(shì)相等結(jié)論當(dāng)空腔內(nèi)有電荷+q時(shí),內(nèi)表面因靜電感應(yīng)出 現(xiàn)等值異號(hào)的電荷-9,外表面有感應(yīng)電荷+g（電荷 守恒）3電荷守恒定律導(dǎo)體表面電場(chǎng)強(qiáng)度與電荷面密度的關(guān)系導(dǎo)體表面附近任一 點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與該處電荷面 密度成正比b 為表面電荷面密度有導(dǎo)體存在時(shí)靜電場(chǎng)場(chǎng)的計(jì)算原則:體靜電平衡遵循的基本原則:靜電平衡的條件2場(chǎng)基本性質(zhì)方程樣百=勺）or U = cE-C1Z=o工Q = const例1:接地導(dǎo)體球附近有一點(diǎn)電荷，如圖所示。設(shè):感應(yīng)電量為Q ,球在O點(diǎn)產(chǎn)生的電勢(shì)：J點(diǎn)電荷在O點(diǎn)產(chǎn)生的電勢(shì)：q由電勢(shì)疊加原理：2有一外半徑/?! =IOcm和內(nèi)半

3、徑R.= 7cm風(fēng)球殼， 在球殼內(nèi)放一半徑R. =5cm W同心金 書(shū)使球殼和金屬球 均帶有g(shù)=10-8C的正電荷, 問(wèn)兩球體上的電荷如何分布？ 球心的電勢(shì)為多少？解首先應(yīng)根據(jù)靜電平衡的條件求電荷分布作球形高斯面5耳=0（r/?3）作球形高斯面S?R、rRv &E二q24兀sQr2:導(dǎo)體上感應(yīng)電荷的電雖。BP= 0等勢(shì)體Q =-Rq纂嚴(yán)3 (g4兀sor根據(jù)靜電平衡條件*3=0 (/?! r /?2)2q4兀or2(心)LRyrR2)(Kr/?2)(/?ir)廠&，鏟0(r/?=(-4-) = 2.31xlO3V 4兀()7?3R2R、三電容器的電容1平板電容器2圓柱形電容器3

4、球形電容器的電容設(shè)Q E uW()(3)兩帶電平說(shuō)間也電勢(shì)差U = Ed型S(4)平板電容器電容ii平板電容器+殺兩導(dǎo)體板分別帶電Q(2)兩帶電平板間的電場(chǎng)強(qiáng)度Q -Q2nrhE =Q1酣E=丄2nsQrl(& rR2)(RlrR2)(4)電容QI &dr = - In 70-2陶 %C2兀勺/ /In 并聯(lián)c=cz+c23球形電容器的電容球形電容器是由半徑分別為人和尺了的兩同心金 面所組成.設(shè)內(nèi)球帶正電（ +0）,- oE = er（gRJ4兀cQrJ4nsQ廠Q11、4n % %R24龍（）/?倫R】R外球帶負(fù)電（Q）/?考慮到q = crlSl+cr2S2Az/ =E、d = E2dC =厲=5, + 6比_ S| +WQS?Az/E、d E、d cl cl=c.c各電介質(zhì)層中的場(chǎng)強(qiáng)相同相當(dāng)于電容器的并聯(lián)柱導(dǎo)體和同軸的半徑為/?、的薄導(dǎo)體圓筒組成， 筒之間充以相對(duì)電容率為 J 的 電介質(zhì)設(shè)直導(dǎo)體和圓筒單位長(zhǎng)度上的電荷分別為+A和-2求（I）電介質(zhì)中的電場(chǎng)強(qiáng)度、電位移；（2）此圓柱形電容器的電容.-b例2常用U=dr= p_=_L_inJ% 2兀聲廠 &L四電場(chǎng)的能量電容器貯存的電能w=- = -QU = -CU2.二2C 22電場(chǎng)能量密度w=-sE2= EDC = = 2“襯卜岸=片仁 單位長(zhǎng)度電科=2兀旳/