靜電場中的

導(dǎo)體和電介質(zhì)第六章16-0教學(xué)基本要求一

掌握靜電平衡的條件，掌握導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)的電荷、電勢、電場分布.

二了解電介質(zhì)的極化機(jī)理，掌握電位移矢量和電場強(qiáng)度的關(guān)系.理解電介質(zhì)中的高斯定理，并會(huì)用它來計(jì)算電介質(zhì)中對稱電場的電場強(qiáng)度.2

四理解電場能量密度的概念，掌握電場能量的計(jì)算.6-0教學(xué)基本要求

三掌握電容器的電容，能計(jì)算常見電容器的電容.END31、靜電平衡條件（1）導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)處的電場強(qiáng)度為零；（2）導(dǎo)體表面處電場強(qiáng)度的方向，都與導(dǎo)體表面垂直.一、靜電平衡教學(xué)基本內(nèi)容42、靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布++++++++++結(jié)論：導(dǎo)體內(nèi)部無凈電荷，電荷只分布在導(dǎo)體表面.(1)實(shí)心導(dǎo)體高斯面教學(xué)基本內(nèi)容5結(jié)論：空腔內(nèi)無電荷時(shí)，電荷分布在外表面,內(nèi)表面無電荷.－＋高斯面++++++++++(2)

空腔導(dǎo)體空腔內(nèi)無電荷時(shí)教學(xué)基本內(nèi)容6

空腔內(nèi)有電荷時(shí)結(jié)論:空腔內(nèi)有電荷+q時(shí)，空腔內(nèi)表面有感應(yīng)電荷-q，外表面有感應(yīng)電荷+q．+高斯面qq-q教學(xué)基本內(nèi)容73、靜電屏蔽

1

屏蔽外電場用空腔導(dǎo)體屏蔽外電場

屏蔽內(nèi)電場++++++++接地空腔導(dǎo)體屏蔽內(nèi)電場教學(xué)基本內(nèi)容8

例有一外半徑R1=10cm，內(nèi)半徑R2=7cm

的金屬球殼，在球殼中放一半徑R3=5cm的同心金屬球，若使球殼和球均帶有q=10-8C的正電荷，問兩球體上的電荷如何分布？球心電勢為多少？教學(xué)基本內(nèi)容9解作球形高斯面作球形高斯面教學(xué)基本內(nèi)容10教學(xué)基本內(nèi)容11教學(xué)基本內(nèi)容12R1=10cm，R2=7cmR3=5cm，q=10-8CEND教學(xué)基本內(nèi)容13+++++++++++-----------

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+++++電極化率END二、極化電荷與自由電荷的關(guān)系教學(xué)基本內(nèi)容14有介質(zhì)時(shí)的高斯定理電位移通量電位移矢量三、介質(zhì)中的高斯定理教學(xué)基本內(nèi)容15

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教學(xué)基本內(nèi)容16解d+++++++++++-----------Ur=3，d=1mm，U=1000V教學(xué)基本內(nèi)容17d+++++++++++-----------Ur=3，d=1mm，U=1000V教學(xué)基本內(nèi)容18

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.教學(xué)基本內(nèi)容19解(1)r教學(xué)基本內(nèi)容20(2)rEND教學(xué)基本內(nèi)容21

電容的大小僅與導(dǎo)體的形狀、相對位置、其間的電介質(zhì)有關(guān)，與所帶電荷量無關(guān).四、

電容器教學(xué)基本內(nèi)容22電容器電容的計(jì)算（1）設(shè)兩極板分別帶電Q

（3）求兩極板間的電勢差U步驟（4）由C=Q/U求C（2）求兩極板間的電場強(qiáng)度教學(xué)基本內(nèi)容23例1

平行平板電容器++++++------教學(xué)基本內(nèi)容24例2圓柱形電容器設(shè)兩圓柱面單位長度上分別帶電++++----解教學(xué)基本內(nèi)容25例3球形電容器的電容設(shè)內(nèi)外球帶分別帶電Q＋＋＋＋＋＋＋＋解教學(xué)基本內(nèi)容26孤立導(dǎo)體球電容＋＋＋＋＋＋＋＋教學(xué)基本內(nèi)容27設(shè)兩金屬線的電荷線密度為

例4兩半徑為R的平行長直導(dǎo)線，中心間距為d，且dR,求單位長度的電容.解教學(xué)基本內(nèi)容28教學(xué)基本內(nèi)容29電容器的并聯(lián)和串聯(lián)1電容器的并聯(lián)2電容器的串聯(lián)＋＋END教學(xué)基本內(nèi)容30五、靜電場的能量能量密度電場空間所存儲(chǔ)的能量電場能量密度教學(xué)基本內(nèi)容31

例1

如圖所示,球形電容器的內(nèi)、外半徑分別為R1和R2

，所帶電荷為Q．若在兩球殼間充以電容率為的電介質(zhì)，問此電容器貯存的電場能量為多少？Q-Q教學(xué)基本內(nèi)容32解Q-Q教學(xué)基本內(nèi)容33

例2圓柱形空氣電容器中，空氣的擊穿場強(qiáng)是Eb=3106V·m-1，設(shè)導(dǎo)體圓筒的外半徑R2=10-2m.在空氣不被擊穿的情況下，長圓柱導(dǎo)體的半徑R1

取多大值可使電容器存儲(chǔ)能量最多？++++++++________++++----教學(xué)基本內(nèi)容34解++++++++________++++----教學(xué)基本內(nèi)容35單位長度的電場能量+++++