最新版應(yīng)用物理課件第八章-靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)

第八章靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)§1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體§2靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)§3電容§4電場(chǎng)能量第八章靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)§1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體1+++++++++第一節(jié)

靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體一靜電感應(yīng)靜電平衡條件感應(yīng)電荷+++++++++第一節(jié)靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體感應(yīng)電荷2++++++++++++++++++++++++3++++++++導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度外電場(chǎng)強(qiáng)度感應(yīng)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度++++++++導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度外電場(chǎng)強(qiáng)度感應(yīng)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度4++++++導(dǎo)體是等勢(shì)體靜電平衡條件（1）導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零；（2）導(dǎo)體表面處的電場(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++++++導(dǎo)體是等勢(shì)體靜電平衡條件（1）導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)5二靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布++++++++++結(jié)論導(dǎo)體內(nèi)部無電荷1實(shí)心導(dǎo)體2有空腔導(dǎo)體空腔內(nèi)無電荷電荷分布在表面上內(nèi)表面上有電荷嗎？二靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布++++++++++結(jié)論導(dǎo)6若內(nèi)表面帶電所以內(nèi)表面不帶電++--結(jié)論電荷分布在外表面上（內(nèi)表面無電荷）++++++++++矛盾導(dǎo)體是等勢(shì)體若內(nèi)表面帶電所以內(nèi)表面不帶電++--結(jié)論電荷分布在外表7空腔內(nèi)有電荷電荷分布在表面上內(nèi)表面上有電荷嗎？結(jié)論當(dāng)空腔內(nèi)有電荷時(shí),內(nèi)表面因靜電感應(yīng)出現(xiàn)等值異號(hào)的電荷，外表面有感應(yīng)電荷（電荷守恒）空腔內(nèi)有電荷電荷分布在表面上內(nèi)表面上有電荷嗎？8+++++++++++為表面電荷面密度作錢幣形高斯面

S3導(dǎo)體表面電場(chǎng)強(qiáng)度與電荷面密度的關(guān)系

表面電場(chǎng)強(qiáng)度的大小與該表面電荷面密度成正比+++++++++++為表面電荷面密度作錢幣形9+++++++++注意導(dǎo)體表面電荷分布與導(dǎo)體形狀以及周圍環(huán)境有關(guān).4導(dǎo)體表面電荷分布+++++++++注意導(dǎo)體表面電荷分布與導(dǎo)體形狀以及周圍環(huán)10帶電導(dǎo)體尖端附近電場(chǎng)最強(qiáng)帶電導(dǎo)體尖端附近的電場(chǎng)特別大，可使尖端附近的空氣發(fā)生電離而成為導(dǎo)體產(chǎn)生放電現(xiàn)象，即尖端放電.尖端放電會(huì)損耗電能,還會(huì)干擾精密測(cè)量和對(duì)通訊產(chǎn)生危害.然而尖端放電也有很廣泛的應(yīng)用.尖端放電現(xiàn)象尖端放電現(xiàn)象的利與弊帶電導(dǎo)體尖端附近電場(chǎng)最強(qiáng)帶電導(dǎo)體尖端附近的電11<電風(fēng)實(shí)驗(yàn)>++++++++++<避雷針>尖端放電現(xiàn)象的利用<電風(fēng)實(shí)驗(yàn)>++++++++++<避雷針>尖端放電現(xiàn)12三靜電屏蔽1屏蔽外電場(chǎng)外電場(chǎng)

空腔導(dǎo)體可以屏蔽外電場(chǎng),使空腔內(nèi)物體不受外電場(chǎng)影響.這時(shí),整個(gè)空腔導(dǎo)體和腔內(nèi)的電勢(shì)也必處處相等.空腔導(dǎo)體屏蔽外電場(chǎng)三靜電屏蔽1屏蔽外電場(chǎng)外電場(chǎng)空腔導(dǎo)體可以屏蔽13

接地空腔導(dǎo)體將使外部空間不受空腔內(nèi)的電場(chǎng)影響.

問：空間各部分的電場(chǎng)強(qiáng)度如何分布？接地導(dǎo)體電勢(shì)為零2屏蔽腔內(nèi)電場(chǎng)++++++++接地空腔導(dǎo)體問：空間各部14

例有一外半徑和內(nèi)半徑的金屬球殼，在球殼內(nèi)放一半徑的同心金屬球，若使球殼和金屬球均帶有的正電荷，問兩球體上的電荷如何分布？球心的電勢(shì)為多少？解根據(jù)靜電平衡的條件求電荷分布作球形高斯面作球形高斯面例有一外半徑15根據(jù)靜電平衡條件根據(jù)靜電平衡條件16最新版應(yīng)用物理課件第八章-靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)17第二節(jié)

靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)電介質(zhì)的極化無極分子電介質(zhì)：（氫、甲烷、石蠟等）有極分子電介質(zhì)：（水、有機(jī)玻璃等）第二節(jié)靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)無極分子電介質(zhì)：（氫、甲烷、石蠟等18第三節(jié)

電容一孤立導(dǎo)體的電容例如

孤立的導(dǎo)體球的電容

地球單位

第三節(jié)電容例如孤立的導(dǎo)體球的電容地球單位19二電容器電容器電容

電容的大小僅與導(dǎo)體的形狀、相對(duì)位置、其間的電介質(zhì)有關(guān).與所帶電荷量無關(guān).三電容器電容的計(jì)算1）設(shè)兩極板分別帶電；2）求；3）求；4）求.步驟二電容器電容器電容電容的大小僅與導(dǎo)體的形狀、相對(duì)201

平板電容器++++++------（2）兩帶電平板間的電場(chǎng)強(qiáng)度（1）設(shè)兩導(dǎo)體板分別帶電（3）兩帶電平板間的電勢(shì)差（4）平板電容器電容1平板電容器++++++-（2）兩帶電平板間的電21例1平行平板電容器的極板是邊長為的正方形，兩板之間的距離.如兩極板的電勢(shì)差為，要使極板上儲(chǔ)存的電荷,邊長應(yīng)取多大才行.解例1平行平板電容器的極板是邊長為的正方解22平行板電容器電容2圓柱形電容器（3）（2）（4）電容++++----（1）設(shè)兩導(dǎo)體圓柱面單位長度上分別帶電平行板電容器電容2圓柱形電容器（3）（2）（4）電容23例２球形電容器的電容球形電容器是由半徑分別為和的兩同心金屬球殼所組成．解設(shè)內(nèi)球帶正電（），外球帶負(fù)電（）．＋＋＋＋＋＋＋＋孤立導(dǎo)體球電容*例２球形電容器的電容球形電容器是由半徑分別為和24三電容器的串聯(lián)和并聯(lián)１電容器的并聯(lián)２電容器的串聯(lián)＋＋三電容器的串聯(lián)和并聯(lián)１電容器的并聯(lián)２電容器的串聯(lián)＋＋25+++++++++---------第四節(jié)

電場(chǎng)能量一電容器的電能電容器貯存的電能++++++++++-------26二靜電場(chǎng)的能量能量密度物理意義電場(chǎng)是一種物質(zhì)，它具有能量.電場(chǎng)空間所存儲(chǔ)的能量電場(chǎng)能量密度二靜電場(chǎng)的能量能量密度物理意義電場(chǎng)是一種物質(zhì)，它具27

例1如圖所示,球形電容器的內(nèi)、外半徑分別為和，所帶電荷為．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(chǎng)能量為多少？解例1如圖所示,球形電容器的內(nèi)、外半徑分別為28（球形電容器電容）討論（1）（2）（孤立導(dǎo)體球貯存的能量）（球形電容器電容）討論（1）（2）（孤立導(dǎo)體球貯存的能量）29第八章靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)§1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體§2靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)§3電容§4電場(chǎng)能量第八章靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)§1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體30+++++++++第一節(jié)

靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體一靜電感應(yīng)靜電平衡條件感應(yīng)電荷+++++++++第一節(jié)靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體感應(yīng)電荷31++++++++++++++++++++++++32++++++++導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度外電場(chǎng)強(qiáng)度感應(yīng)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度++++++++導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度外電場(chǎng)強(qiáng)度感應(yīng)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度33++++++導(dǎo)體是等勢(shì)體靜電平衡條件（1）導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零；（2）導(dǎo)體表面處的電場(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++++++導(dǎo)體是等勢(shì)體靜電平衡條件（1）導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)34二靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布++++++++++結(jié)論導(dǎo)體內(nèi)部無電荷1實(shí)心導(dǎo)體2有空腔導(dǎo)體空腔內(nèi)無電荷電荷分布在表面上內(nèi)表面上有電荷嗎？二靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布++++++++++結(jié)論導(dǎo)35若內(nèi)表面帶電所以內(nèi)表面不帶電++--結(jié)論電荷分布在外表面上（內(nèi)表面無電荷）++++++++++矛盾導(dǎo)體是等勢(shì)體若內(nèi)表面帶電所以內(nèi)表面不帶電++--結(jié)論電荷分布在外表36空腔內(nèi)有電荷電荷分布在表面上內(nèi)表面上有電荷嗎？結(jié)論當(dāng)空腔內(nèi)有電荷時(shí),內(nèi)表面因靜電感應(yīng)出現(xiàn)等值異號(hào)的電荷，外表面有感應(yīng)電荷（電荷守恒）空腔內(nèi)有電荷電荷分布在表面上內(nèi)表面上有電荷嗎？37+++++++++++為表面電荷面密度作錢幣形高斯面

S3導(dǎo)體表面電場(chǎng)強(qiáng)度與電荷面密度的關(guān)系

表面電場(chǎng)強(qiáng)度的大小與該表面電荷面密度成正比+++++++++++為表面電荷面密度作錢幣形38+++++++++注意導(dǎo)體表面電荷分布與導(dǎo)體形狀以及周圍環(huán)境有關(guān).4導(dǎo)體表面電荷分布+++++++++注意導(dǎo)體表面電荷分布與導(dǎo)體形狀以及周圍環(huán)39帶電導(dǎo)體尖端附近電場(chǎng)最強(qiáng)帶電導(dǎo)體尖端附近的電場(chǎng)特別大，可使尖端附近的空氣發(fā)生電離而成為導(dǎo)體產(chǎn)生放電現(xiàn)象，即尖端放電.尖端放電會(huì)損耗電能,還會(huì)干擾精密測(cè)量和對(duì)通訊產(chǎn)生危害.然而尖端放電也有很廣泛的應(yīng)用.尖端放電現(xiàn)象尖端放電現(xiàn)象的利與弊帶電導(dǎo)體尖端附近電場(chǎng)最強(qiáng)帶電導(dǎo)體尖端附近的電40<電風(fēng)實(shí)驗(yàn)>++++++++++<避雷針>尖端放電現(xiàn)象的利用<電風(fēng)實(shí)驗(yàn)>++++++++++<避雷針>尖端放電現(xiàn)41三靜電屏蔽1屏蔽外電場(chǎng)外電場(chǎng)

空腔導(dǎo)體可以屏蔽外電場(chǎng),使空腔內(nèi)物體不受外電場(chǎng)影響.這時(shí),整個(gè)空腔導(dǎo)體和腔內(nèi)的電勢(shì)也必處處相等.空腔導(dǎo)體屏蔽外電場(chǎng)三靜電屏蔽1屏蔽外電場(chǎng)外電場(chǎng)空腔導(dǎo)體可以屏蔽42

接地空腔導(dǎo)體將使外部空間不受空腔內(nèi)的電場(chǎng)影響.

問：空間各部分的電場(chǎng)強(qiáng)度如何分布？接地導(dǎo)體電勢(shì)為零2屏蔽腔內(nèi)電場(chǎng)++++++++接地空腔導(dǎo)體問：空間各部43

例有一外半徑和內(nèi)半徑的金屬球殼，在球殼內(nèi)放一半徑的同心金屬球，若使球殼和金屬球均帶有的正電荷，問兩球體上的電荷如何分布？球心的電勢(shì)為多少？解根據(jù)靜電平衡的條件求電荷分布作球形高斯面作球形高斯面例有一外半徑44根據(jù)靜電平衡條件根據(jù)靜電平衡條件45最新版應(yīng)用物理課件第八章-靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)46第二節(jié)

靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)電介質(zhì)的極化無極分子電介質(zhì)：（氫、甲烷、石蠟等）有極分子電介質(zhì)：（水、有機(jī)玻璃等）第二節(jié)靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)無極分子電介質(zhì)：（氫、甲烷、石蠟等47第三節(jié)

電容一孤立導(dǎo)體的電容例如

孤立的導(dǎo)體球的電容

地球單位

第三節(jié)電容例如孤立的導(dǎo)體球的電容地球單位48二電容器電容器電容

電容的大小僅與導(dǎo)體的形狀、相對(duì)位置、其間的電介質(zhì)有關(guān).與所帶電荷量無關(guān).三電容器電容的計(jì)算1）設(shè)兩極板分別帶電；2）求；3）求；4）求.步驟二電容器電容器電容電容的大小僅與導(dǎo)體的形狀、相對(duì)491

平板電容器++++++------（2）兩帶電平板間的電場(chǎng)強(qiáng)度（1）設(shè)兩導(dǎo)體板分別帶電（3）兩帶電平板間的電勢(shì)差（4）平板電容器電容1平板電容器++++++-（2）兩帶電平板間的電50例1平行平板電容器的極板是邊長為的正方形，兩板之間的距離.如兩極板的電勢(shì)差為，要使極板上儲(chǔ)存的電荷,邊長應(yīng)取多大才行.解例1平行平板電容器的極板是邊長為的正方解51平行板電容器電容2圓柱形電容器（3）（2）（4）電容++++----（1）設(shè)兩導(dǎo)體圓柱面單位長度上分