高二物理競賽電介質(zhì)中的電場強(qiáng)度極化電荷與自由電荷的關(guān)系課件

四、電介質(zhì)中的電場強(qiáng)度極化電荷與自由電荷的關(guān)系1、電介質(zhì)中的電場強(qiáng)度2、極化電荷與自由電荷的關(guān)系+++++++++++----------------+++++3、電介質(zhì)的極化規(guī)律

c稱為電介質(zhì)的電極化率,在各向同性線性電介質(zhì)中它是一個純數(shù)。在高頻條件下，電介質(zhì)的相對電容率和外電場的頻率有關(guān)。6-3電位移有電介質(zhì)時的高斯定理一、有電介質(zhì)時的高斯定理+σ0+σ'設(shè)極板上的自由電荷的面密度為s0電介質(zhì)表面上極化電荷面密度為端面的面積為S+++++++++++----------------+++++-σ0令電位移矢量電位移通量在靜電場中，通過任意一個閉合曲面的電位移矢量通量等于該面所包圍的自由電荷的代數(shù)和，這就是有介質(zhì)時的高斯定理。二、電位移矢量和電場強(qiáng)度的關(guān)系關(guān)于電位移矢量的說明電位移矢量是輔助量，電場強(qiáng)度才是基本量；描述電場性質(zhì)的物理量是電場強(qiáng)度和電勢；在電介質(zhì)中，環(huán)路定理仍然成立，靜電場是保守場。只與自由電荷有關(guān)

例1

把一塊相對電容率r=3的電介質(zhì)，放在相距d=1mm的兩平行帶電平板之間.放入之前，兩板的電勢差是1000V.試求兩板間電介質(zhì)內(nèi)的電場強(qiáng)度E

，電極化強(qiáng)度P

，板和電介質(zhì)的電荷面密度，電介質(zhì)內(nèi)的電位移D.d+++++++++++-----------U解d+++++++++++-----------Ur=3，d=1mm，U=1000Vd+++++++++++-----------Ur=3，d=1mm，U=1000V

例2

圖中是由半徑為R1的長直圓柱導(dǎo)體和同軸的半徑為R2的薄導(dǎo)體圓筒組成，其間充以相對電容率為r的電介質(zhì).設(shè)直導(dǎo)體和圓筒單位長度上的電荷分別為+和-.求(1)電介質(zhì)中的電場強(qiáng)度、電位移和極化強(qiáng)度；(2)電介質(zhì)內(nèi)外表面的極化電荷面密度.三、有電介質(zhì)時的高斯定理的應(yīng)用利用電介質(zhì)的高斯定理可以使計(jì)算簡化，原因是只需要考慮自由電荷，一般的步驟為，首先由高斯定理求出電位移矢量的分布，再由電位移矢量的分布求出電場強(qiáng)度的分布，這樣可以避免求極化電荷引起的麻煩。解(1)r(2)r介質(zhì)高斯例一OU求空隙中0E,D0介質(zhì)中ED,兩極板間U例已知真空時充電電壓OUberer插入介質(zhì)板后切斷電源d極板面積sssssD0D0s高斯面ssssDs高斯面解法提要極板帶自由電荷電量00qCU0s()e0dU0自由電荷面密度Os0qse0U0desSq0iDfdsDEDee0er空隙中sD0OssD0Ose0U0d0Ee0erD0eD0er空隙1U0derU0E()dbEbU0d()dberU0dbU0d(1b11(介質(zhì)中sDOssDOse0U0dEe0erDeDerU0der介質(zhì)1介質(zhì)高斯例二例sSq0iDfdsDe0ereEDe應(yīng)用介質(zhì)中的高斯定理高斯面s高斯面sQO球體導(dǎo)帶電殼球質(zhì)介心同RR2R2Rre1121rerr11P1P1解法提要P1P1高斯面s高斯面sp42r1D1Q：p4QD12r1由D1Ee11e0e1er1e0p4Q得D1e1E1er12r1高斯面s高斯面s22P22Prr2222P：高斯面s高斯面s22p422rDQ2p4QD2r22由DEe222e0eer22得eE222De0p4Q2rer22求P1P1P22P點(diǎn)的ED和1U2E2E1rdrd