大學(xué)物理d電介質(zhì)7課件

1第四章靜電場中的電介質(zhì)DielectricsinElectrostaticField內(nèi)容電介質(zhì)的極化

的高斯定律電容器與電容靜電場的能量1第四章靜電場中的電介質(zhì)DielectricsinEl2電介質(zhì)——絕緣體（無自由電荷）§4.1靜電場中的電介質(zhì)

DielectricsinElectrostaticField+Q-QE0U0+Q-Q—相對(duì)介電常數(shù)變壓器油：

r～2.24

鈦酸鋇：

r～103—104鐵電體電介質(zhì)E，U電場被削弱：2電介質(zhì)——絕緣體（無自由電荷）§4.1靜電場中的電介質(zhì)+3-----------------

——束縛電荷或極化電荷1.介質(zhì)的極化Polarization

——在外電場作用下，介質(zhì)表面感生出束縛(極化)電荷的現(xiàn)象端面出現(xiàn)電荷++++++++++++++++++++--------束縛電荷的電場

E'

不能全部抵消

E0，只能削弱總場

E3-----------------4固有電偶極矩極性分子(Polarmolecule)—極性電介質(zhì)例如

HCl、H2O、CO分子正負(fù)電重心不重合有固有電偶極矩

~10?30C·m電偶極子模型H2O...OHHHO+H++-4固有電偶極矩極性分子(Polarmolecule)—5分子正負(fù)電中心重合無固有電偶極非極性分子

(Nonpolarmolecule)例如

H2、O2、CO2、CH4CH+H+H+H+5分子正負(fù)電中心重合無固有電偶極非極性分子(Nonpo6加外電場：外場取向與熱混亂運(yùn)動(dòng)達(dá)到平衡。⑴微觀機(jī)制①取向極化Orientationpolarization——分子固有電矩在電場作用下?lián)駜?yōu)取向無外電場：固有電偶極矩?zé)徇\(yùn)動(dòng)，混亂分布，介質(zhì)不帶電。++++++++++++++++++++++++++++6加外電場：外場取向與熱混亂運(yùn)動(dòng)達(dá)到平衡。⑴微觀機(jī)制①取向極7②位移極化displacementpolarization無外電場：正負(fù)電荷重心重合，介質(zhì)不帶電加外電場：產(chǎn)生感生電偶極矩主要是電子（云）移動(dòng)++++++++++++++++++++7②位移極化displacementpolarizat8電介質(zhì)中某點(diǎn)附近單位體積內(nèi)分子電偶極矩的矢量和⑵宏觀描述定義：極化強(qiáng)度SI單位:C/m2

實(shí)驗(yàn)表明：對(duì)于各向同性介質(zhì)，有該點(diǎn)處的總場強(qiáng)分子的偶極矩體積元介質(zhì)的極化率(polarizability)(純數(shù))8電介質(zhì)中某點(diǎn)附近單位體積內(nèi)分子電偶極矩的矢量和⑵宏觀描述定92.介質(zhì)的擊穿dielectricbreakdown——外電場很強(qiáng)時(shí)，大量分子離解，介質(zhì)變成導(dǎo)體介電強(qiáng)度(擊穿場強(qiáng))：電介質(zhì)所能承受的最大場強(qiáng)92.介質(zhì)的擊穿dielectricbreakdown10*3.介質(zhì)表面的束縛電荷boundchargesn—單位體積內(nèi)的分子數(shù)

每個(gè)分子的正電荷重心相對(duì)于其負(fù)電荷重心都有一個(gè)位移

l，各個(gè)分子的感應(yīng)電矩都相同，電介質(zhì)的極化強(qiáng)度為以均勻的位移極化為例均勻極化

電介質(zhì)各處極化強(qiáng)度P大小和方向都相同本次自學(xué)10*3.介質(zhì)表面的束縛電荷boundcharges11*2.介質(zhì)表面的束縛電荷boundcharges電介質(zhì)′(1)束縛電荷面密度表面dS上的束縛電荷－分子數(shù)密度－面元外法線單位矢量某點(diǎn)束縛電荷面密度束縛11*2.介質(zhì)表面的束縛電荷boundcharges12電介質(zhì)S*2.介質(zhì)表面的束縛電荷boundcharges(2)極化強(qiáng)度

P

的通量？于是，所以，S表面的束縛電荷12電介質(zhì)S*2.介質(zhì)表面的束縛電荷boundchar13§4.3

的高斯定理給定自由電荷分布，如何求穩(wěn)定后的電場分布和束縛電荷分布？電荷重新分布

···存在介質(zhì)時(shí)，靜電場的規(guī)律：給定自由電荷分布電場束縛電荷分布電場重新分布13§4.3的高斯定理給定自由電荷分布，如何求14束縛電荷，代入移項(xiàng)得電介質(zhì)自由電荷束縛電荷自由電荷；總場強(qiáng)；的高斯定理1.

的高斯定理GausssLawfor

Sq0in14束縛電荷，代入移項(xiàng)得電介質(zhì)自由電荷束縛電荷自由電荷；總場15定義(引入)電位移矢量通過任意封閉曲面的電位移矢量的通量，等于該封閉面所包圍的自由電荷的代數(shù)和

的高斯定理SI單位:C/m2

自由電荷Electricdisplacement15定義(引入)電位移矢量通過任意封閉曲面的電位移矢量的通量16各向同性介質(zhì)SI單位：r(純數(shù))——介質(zhì)的相對(duì)介電常量

(相對(duì)電容率)——介質(zhì)的介電常量

(電容率)其中：C2/Nm2(同0)又稱“有電介質(zhì)時(shí)的高斯定律”,并且對(duì)任何電場都成立Note:16各向同性介質(zhì)SI單位：r(純數(shù))——介質(zhì)的相對(duì)介電常17介質(zhì)r真空1空氣1.00059變壓器油2.24瓷68玻璃510鈦酸鋇10310417介質(zhì)r真空183.定律的應(yīng)用在自由電荷分布和介質(zhì)分布都具有很高對(duì)稱性時(shí),該定律、、、183.定律的應(yīng)用在自由電荷分布和介質(zhì)分布都具有很高對(duì)稱性時(shí)19+++++++++++------------r[例4-1]平行板電容器,板間充滿電介質(zhì)

(r),極板上自由電荷面密度為,則介質(zhì)中D=,E=。解：高斯面S：底面積為A的柱面由對(duì)稱性,介質(zhì)中、方向垂直于板面,且分布均勻AS19+++++++++++----20于是[思考]介質(zhì)中束縛電荷的場強(qiáng)？為什么？D=0E+P0rE=0E+P0(r-1)E=P0(r-1)E=Pn=20于是[思考]介質(zhì)中束縛電荷的場強(qiáng)？為什么？D=0E+P21類型：⑴平行板電容器⑵圓柱形電容器⑶球形電容器1.電容器——由兩個(gè)彼此靠近且互相絕緣的導(dǎo)體組成§4.3電容器與電容CapacitorsandCapacitance21類型：⑴平行板電容器⑵圓柱形電容器⑶球形電容器1.電容器222.電容C——表征電容器儲(chǔ)存電荷和能量的能力⑴C的定義一極板上的電量極板間的電勢差C僅依賴于電容器的幾何以及極板間介質(zhì)的性質(zhì)SI單位：F(法拉)1F=1C/V1F=10

6F,1pF=10

12FNote:222.電容C——表征電容器儲(chǔ)存電荷和能量的能力⑴C的定義一23⑵C的計(jì)算①平行板電容器+QQUSd板間為真空時(shí)：23⑵C的計(jì)算①平行板電容器+QQUSd板間為真空時(shí)：24板間充滿某一介質(zhì)時(shí)：24板間充滿某一介質(zhì)時(shí)：25②圓柱形電容器(單位長度的電容)設(shè)內(nèi)筒半徑為R1外筒半徑為R2r+-筒間為真空時(shí)：25②圓柱形電容器(單位長度的電容)設(shè)內(nèi)筒半徑為R1r+-26若內(nèi)筒改為實(shí)心柱,則電容值是否改變?[思考]筒間充滿某一介質(zhì)時(shí)：(自驗(yàn))26若內(nèi)筒改為實(shí)心柱,則電容值是否改變?[思考]筒間充滿某27③球形電容器R1R2球殼間為真空時(shí)：(自驗(yàn))球殼間充滿某一介質(zhì)時(shí)：(自驗(yàn))若內(nèi)球殼改為實(shí)心球,則電容值是否改變?[思考]27③球形電容器R1R2球殼間為真空時(shí)：(自驗(yàn))球殼間充滿某28令R2,則有——孤立導(dǎo)體球的電容地球：C0700FNote:e.g.28令R2,則有——孤立導(dǎo)體球的電容地球：C07029④串聯(lián)電容器組C1C2+Q-Q+Q-QU1U2特點(diǎn)：C1、C2電量相等,總電勢差U1+U2C+Q-QU1+U2等效于29④串聯(lián)電容器組C1C2+Q-Q+Q-QU1U2特點(diǎn)：C130應(yīng)30應(yīng)31⑤并聯(lián)電容器組+Q１-Q１U+Q２-Q２UC1C2特點(diǎn)：C1、C2上電勢差相等,總電量Q1+Q2C+(Q1+Q2)-(Q1+Q2)U等效于31⑤并聯(lián)電容器組+Q１-Q１U+Q２-Q２UC1C2特點(diǎn)：32∵Q1+Q2=C1U+C2U應(yīng)=CU①注意電容器與電阻、彈簧等在串、并聯(lián)時(shí)計(jì)算方法的異同②實(shí)際上任意兩個(gè)導(dǎo)體間都有電容存在,稱為雜散電容(straycapacitance)Notes:32∵Q1+Q2=C1U+C2U應(yīng)=CU①注意電容器與電阻33[例4-2]平行板電容器,極板面積S,間距d.在兩板間插入一塊厚d的金屬板,問:電容變?yōu)槎嗌?解：視為兩個(gè)電容器的串聯(lián)：ddSd1d233[例4-2]平行板電容器,極板面積S,間距d.在兩板間34[思考]①若金屬板的上下位置變化,結(jié)果？②若插入的是介質(zhì)板(r),結(jié)果?34[思考]①若金屬板的上下位置變化,結(jié)果？②若插入的是介35[例4-3]兩個(gè)電容器分別標(biāo)有200pF(電容)、500V(耐壓值)和300pF、900V。把它們串聯(lián)起來,在兩端加上1000V電壓，問：它們是否會(huì)被擊穿？解：=3/2∵U1+U2=1000V串聯(lián)

Q1=Q2

C1U1=C2U2

U1/U2=C2/C1∴U1=600V電容器1被擊穿35[例4-3]兩個(gè)電容器分別標(biāo)有200pF(電容)、50036隨后，1000V全加在C2上電容器2也被擊穿[思考]①該電容器組所能承受的最高電壓是多少？②若改為并聯(lián)，則電容器組所能承受的最高電壓是多少？36隨后，1000V全加在C2上電容器2也被擊穿[思考]①37§4.4靜電場的能量EnergyofElectrostaticField1.帶電電容器的能量充電時(shí),電源做功→電容器的靜電能；放電時(shí),電場力做功→能量釋放Flash:e.g.CB37§4.4靜電場的能量1.帶電電容器的能量充電時(shí),電源做38帶電電容器的靜電能：2.靜電場的能量充電與放電→極板間電場產(chǎn)生與消失場的觀點(diǎn)：靜電能儲(chǔ)存于電場中38帶電電容器的靜電能：2.靜電場的能量充電與放電→極板間電39電場的能量密度(單位體積中的能量)：(對(duì)任何電場都成立)電場的能量：39電場的能量密度(單位體積中的能量)：(對(duì)任何電場都成立)40[例4-4]金屬球半徑R,帶電量Q,求其靜電能.解：[解法一]視為帶電電容器[解法二]計(jì)算靜電場的能量rr+drro40[例4-4]金屬球半徑R,帶電量Q,求其靜電能.解：[41球內(nèi)：E=0→W=0球外：r－r

+dr區(qū)域的能量：整個(gè)電場的能量：41球內(nèi)：E=0→W=0球外：r－r+dr區(qū)域的能量：42[思考]將“金屬球”改為“均勻帶電球體”,結(jié)果？42[思考]將“金屬球”改為“均勻帶電球體”,結(jié)果？43⒈電介質(zhì)的極化⑶極化強(qiáng)度：*⑷束縛面電荷密度：Chap.4SUMMARY⑴現(xiàn)象：⑵微觀機(jī)制：介質(zhì)表面出現(xiàn)束縛電荷取向極化、位移極化⑸介電強(qiáng)度（擊穿場強(qiáng)）=Pn43⒈電介質(zhì)的極化⑶極化強(qiáng)度：*⑷束縛面電荷密度：Chap.44⒉電位移：⒊的高斯定律：典型應(yīng)用：電荷及介質(zhì)高對(duì)稱分布情形

(球、圓柱、平面等)44⒉電位移：⒊的高斯定律：典型應(yīng)用：電荷及介質(zhì)高對(duì)稱分布45⒋電容⑴定義：⑵計(jì)算方法②串聯(lián)：③并聯(lián)：①設(shè)定Q→U→C45⒋電容⑴定義：⑵計(jì)算方法②串聯(lián)：③并聯(lián)：①設(shè)定Q→U→C46①平行板：②孤立導(dǎo)體球：⑶典型結(jié)果⒌帶電電容器的能量③圓柱形電容器：46①平行板：②孤立導(dǎo)體球：⑶典型結(jié)果⒌帶電電容器的能量③圓47⒍靜電場的能量能量密度：場能：47⒍靜電場的能量能量密度：場能：48⒈平行板電容器與電源相連，當(dāng)極板間為真空時(shí)，場強(qiáng)為，電位移為，當(dāng)極板間充滿電介質(zhì)(r)時(shí),場強(qiáng)為，電位移為，則有(A)(B)(C)(D)Chap.4EXERCISES48⒈平行板電容器與電源相連，當(dāng)極板間為真空時(shí)，場強(qiáng)為49解：U一定E=E0Ed=E0d[思考]若充電后與電源斷開,再填充介質(zhì),結(jié)果？49解：U一定E=E0Ed=E0d[思考]若充電后與50⒉電容器1和2串聯(lián)后充電。在電源保持連接的情況下,把電介質(zhì)插入2中,則1上的電勢差；1上的電量；1的靜電能。（填增大、減小、不變）解：21但

U1+U2一定串聯(lián)

U1/U2=C2/C1插入介質(zhì)C2/C1U1/U2U150⒉電容器1和2串聯(lián)后充電。在電源保持連接的情況下,把電51Q1=C1U1Q1②若電容器為并聯(lián),充電后與電源保持連接,結(jié)果？③若電容器為并聯(lián),充電后與電源斷開,結(jié)果？[思考]①若將“電源保持連接”改為“電源斷開”,結(jié)果？51Q1=C1U1Q1②若電容器為并聯(lián),充電后與電源52⒊真空中,半徑為R1和R2的兩個(gè)導(dǎo)體球相距很遠(yuǎn),則兩球的電容之比C1/C2=；用細(xì)長導(dǎo)線將兩球相連,則電容C=。解：⑴相距很遠(yuǎn)各為孤立導(dǎo)體球C1=40R1，C2=40R2⑵兩球相連等勢C1/C2=R1/R2

52⒊真空中,半徑為R1和R2的兩個(gè)導(dǎo)體球相距很遠(yuǎn),則兩53[思考]兩球相連相當(dāng)于電容器并聯(lián)而不是串聯(lián)，為什么？53[思考]兩球相連相當(dāng)于電容器并聯(lián)而不是串聯(lián)，為什么？54⒋如圖，一帶電量為q的球形導(dǎo)體置于一任意形狀的空腔導(dǎo)體中。若用導(dǎo)線將兩者連接，則系統(tǒng)靜電場能將(A)增加；(B)減少；(C)不變；(D)無法確定。解：連接前,腔內(nèi)外均有電場。連接后,腔內(nèi)電場消失,腔外電場不變,靜電場能減少。q(B)54⒋如圖，一帶電量為q的球形導(dǎo)體置于一任意形狀的空腔導(dǎo)體中55第四章靜電場中的電介質(zhì)DielectricsinElectrostaticField內(nèi)容電介質(zhì)的極化

的高斯定律電容器與電容靜電場的能量1第四章靜電場中的電介質(zhì)DielectricsinEl56電介質(zhì)——絕緣體（無自由電荷）§4.1靜電場中的電介質(zhì)

DielectricsinElectrostaticField+Q-QE0U0+Q-Q—相對(duì)介電常數(shù)變壓器油：

r～2.24

鈦酸鋇：

r～103—104鐵電體電介質(zhì)E，U電場被削弱：2電介質(zhì)——絕緣體（無自由電荷）§4.1靜電場中的電介質(zhì)+57-----------------

——束縛電荷或極化電荷1.介質(zhì)的極化Polarization

——在外電場作用下，介質(zhì)表面感生出束縛(極化)電荷的現(xiàn)象端面出現(xiàn)電荷++++++++++++++++++++--------束縛電荷的電場

E'

不能全部抵消

E0，只能削弱總場

E3-----------------58固有電偶極矩極性分子(Polarmolecule)—極性電介質(zhì)例如

HCl、H2O、CO分子正負(fù)電重心不重合有固有電偶極矩

~10?30C·m電偶極子模型H2O...OHHHO+H++-4固有電偶極矩極性分子(Polarmolecule)—59分子正負(fù)電中心重合無固有電偶極非極性分子

(Nonpolarmolecule)例如

H2、O2、CO2、CH4CH+H+H+H+5分子正負(fù)電中心重合無固有電偶極非極性分子(Nonpo60加外電場：外場取向與熱混亂運(yùn)動(dòng)達(dá)到平衡。⑴微觀機(jī)制①取向極化Orientationpolarization——分子固有電矩在電場作用下?lián)駜?yōu)取向無外電場：固有電偶極矩?zé)徇\(yùn)動(dòng)，混亂分布，介質(zhì)不帶電。++++++++++++++++++++++++++++6加外電場：外場取向與熱混亂運(yùn)動(dòng)達(dá)到平衡。⑴微觀機(jī)制①取向極61②位移極化displacementpolarization無外電場：正負(fù)電荷重心重合，介質(zhì)不帶電加外電場：產(chǎn)生感生電偶極矩主要是電子（云）移動(dòng)++++++++++++++++++++7②位移極化displacementpolarizat62電介質(zhì)中某點(diǎn)附近單位體積內(nèi)分子電偶極矩的矢量和⑵宏觀描述定義：極化強(qiáng)度SI單位:C/m2

實(shí)驗(yàn)表明：對(duì)于各向同性介質(zhì)，有該點(diǎn)處的總場強(qiáng)分子的偶極矩體積元介質(zhì)的極化率(polarizability)(純數(shù))8電介質(zhì)中某點(diǎn)附近單位體積內(nèi)分子電偶極矩的矢量和⑵宏觀描述定632.介質(zhì)的擊穿dielectricbreakdown——外電場很強(qiáng)時(shí)，大量分子離解，介質(zhì)變成導(dǎo)體介電強(qiáng)度(擊穿場強(qiáng))：電介質(zhì)所能承受的最大場強(qiáng)92.介質(zhì)的擊穿dielectricbreakdown64*3.介質(zhì)表面的束縛電荷boundchargesn—單位體積內(nèi)的分子數(shù)

每個(gè)分子的正電荷重心相對(duì)于其負(fù)電荷重心都有一個(gè)位移

l，各個(gè)分子的感應(yīng)電矩都相同，電介質(zhì)的極化強(qiáng)度為以均勻的位移極化為例均勻極化

電介質(zhì)各處極化強(qiáng)度P大小和方向都相同本次自學(xué)10*3.介質(zhì)表面的束縛電荷boundcharges65*2.介質(zhì)表面的束縛電荷boundcharges電介質(zhì)′(1)束縛電荷面密度表面dS上的束縛電荷－分子數(shù)密度－面元外法線單位矢量某點(diǎn)束縛電荷面密度束縛11*2.介質(zhì)表面的束縛電荷boundcharges66電介質(zhì)S*2.介質(zhì)表面的束縛電荷boundcharges(2)極化強(qiáng)度

P

的通量？于是，所以，S表面的束縛電荷12電介質(zhì)S*2.介質(zhì)表面的束縛電荷boundchar67§4.3

的高斯定理給定自由電荷分布，如何求穩(wěn)定后的電場分布和束縛電荷分布？電荷重新分布

···存在介質(zhì)時(shí)，靜電場的規(guī)律：給定自由電荷分布電場束縛電荷分布電場重新分布13§4.3的高斯定理給定自由電荷分布，如何求68束縛電荷，代入移項(xiàng)得電介質(zhì)自由電荷束縛電荷自由電荷；總場強(qiáng)；的高斯定理1.

的高斯定理GausssLawfor

Sq0in14束縛電荷，代入移項(xiàng)得電介質(zhì)自由電荷束縛電荷自由電荷；總場69定義(引入)電位移矢量通過任意封閉曲面的電位移矢量的通量，等于該封閉面所包圍的自由電荷的代數(shù)和

的高斯定理SI單位:C/m2

自由電荷Electricdisplacement15定義(引入)電位移矢量通過任意封閉曲面的電位移矢量的通量70各向同性介質(zhì)SI單位：r(純數(shù))——介質(zhì)的相對(duì)介電常量

(相對(duì)電容率)——介質(zhì)的介電常量

(電容率)其中：C2/Nm2(同0)又稱“有電介質(zhì)時(shí)的高斯定律”,并且對(duì)任何電場都成立Note:16各向同性介質(zhì)SI單位：r(純數(shù))——介質(zhì)的相對(duì)介電常71介質(zhì)r真空1空氣1.00059變壓器油2.24瓷68玻璃510鈦酸鋇10310417介質(zhì)r真空723.定律的應(yīng)用在自由電荷分布和介質(zhì)分布都具有很高對(duì)稱性時(shí),該定律、、、183.定律的應(yīng)用在自由電荷分布和介質(zhì)分布都具有很高對(duì)稱性時(shí)73+++++++++++------------r[例4-1]平行板電容器,板間充滿電介質(zhì)

(r),極板上自由電荷面密度為,則介質(zhì)中D=,E=。解：高斯面S：底面積為A的柱面由對(duì)稱性,介質(zhì)中、方向垂直于板面,且分布均勻AS19+++++++++++----74于是[思考]介質(zhì)中束縛電荷的場強(qiáng)？為什么？D=0E+P0rE=0E+P0(r-1)E=P0(r-1)E=Pn=20于是[思考]介質(zhì)中束縛電荷的場強(qiáng)？為什么？D=0E+P75類型：⑴平行板電容器⑵圓柱形電容器⑶球形電容器1.電容器——由兩個(gè)彼此靠近且互相絕緣的導(dǎo)體組成§4.3電容器與電容CapacitorsandCapacitance21類型：⑴平行板電容器⑵圓柱形電容器⑶球形電容器1.電容器762.電容C——表征電容器儲(chǔ)存電荷和能量的能力⑴C的定義一極板上的電量極板間的電勢差C僅依賴于電容器的幾何以及極板間介質(zhì)的性質(zhì)SI單位：F(法拉)1F=1C/V1F=10

6F,1pF=10

12FNote:222.電容C——表征電容器儲(chǔ)存電荷和能量的能力⑴C的定義一77⑵C的計(jì)算①平行板電容器+QQUSd板間為真空時(shí)：23⑵C的計(jì)算①平行板電容器+QQUSd板間為真空時(shí)：78板間充滿某一介質(zhì)時(shí)：24板間充滿某一介質(zhì)時(shí)：79②圓柱形電容器(單位長度的電容)設(shè)內(nèi)筒半徑為R1外筒半徑為R2r+-筒間為真空時(shí)：25②圓柱形電容器(單位長度的電容)設(shè)內(nèi)筒半徑為R1r+-80若內(nèi)筒改為實(shí)心柱,則電容值是否改變?[思考]筒間充滿某一介質(zhì)時(shí)：(自驗(yàn))26若內(nèi)筒改為實(shí)心柱,則電容值是否改變?[思考]筒間充滿某81③球形電容器R1R2球殼間為真空時(shí)：(自驗(yàn))球殼間充滿某一介質(zhì)時(shí)：(自驗(yàn))若內(nèi)球殼改為實(shí)心球,則電容值是否改變?[思考]27③球形電容器R1R2球殼間為真空時(shí)：(自驗(yàn))球殼間充滿某82令R2,則有——孤立導(dǎo)體球的電容地球：C0700FNote:e.g.28令R2,則有——孤立導(dǎo)體球的電容地球：C07083④串聯(lián)電容器組C1C2+Q-Q+Q-QU1U2特點(diǎn)：C1、C2電量相等,總電勢差U1+U2C+Q-QU1+U2等效于29④串聯(lián)電容器組C1C2+Q-Q+Q-QU1U2特點(diǎn)：C184應(yīng)30應(yīng)85⑤并聯(lián)電容器組+Q１-Q１U+Q２-Q２UC1C2特點(diǎn)：C1、C2上電勢差相等,總電量Q1+Q2C+(Q1+Q2)-(Q1+Q2)U等效于31⑤并聯(lián)電容器組+Q１-Q１U+Q２-Q２UC1C2特點(diǎn)：86∵Q1+Q2=C1U+C2U應(yīng)=CU①注意電容器與電阻、彈簧等在串、并聯(lián)時(shí)計(jì)算方法的異同②實(shí)際上任意兩個(gè)導(dǎo)體間都有電容存在,稱為雜散電容(straycapacitance)Notes:32∵Q1+Q2=C1U+C2U應(yīng)=CU①注意電容器與電阻87[例4-2]平行板電容器,極板面積S,間距d.在兩板間插入一塊厚d的金屬板,問:電容變?yōu)槎嗌?解：視為兩個(gè)電容器的串聯(lián)：ddSd1d233[例4-2]平行板電容器,極板面積S,間距d.在兩板間88[思考]①若金屬板的上下位置變化,結(jié)果？②若插入的是介質(zhì)板(r),結(jié)果?34[思考]①若金屬板的上下位置變化,結(jié)果？②若插入的是介89[例4-3]兩個(gè)電容器分別標(biāo)有200pF(電容)、500V(耐壓值)和300pF、900V。把它們串聯(lián)起來,在兩端加上1000V電壓，問：它們是否會(huì)被擊穿？解：=3/2∵U1+U2=1000V串聯(lián)

Q1=Q2

C1U1=C2U2

U1/U2=C2/C1∴U1=600V電容器1被擊穿35[例4-3]兩個(gè)電容器分別標(biāo)有200pF(電容)、50090隨后，1000V全加在C2上電容器2也被擊穿[思考]①該電容器組所能承受的最高電壓是多少？②若改為并聯(lián)，則電容器組所能承受的最高電壓是多少？36隨后，1000V全加在C2上電容器2也被擊穿[思考]①91§4.4靜電場的能量EnergyofElectrostaticField1.帶電電容器的能量充電時(shí),電源做功→電容器的靜電能；放電時(shí),電場力做功→能量釋放Flash:e.g.CB37§4.4靜電場的能量1.帶電電容器的能量充電時(shí),電源做92帶電電容器的靜電能：2.靜電場的能量充電與放電→極板間電場產(chǎn)生與消失場的觀點(diǎn)：靜電能儲(chǔ)存于電場中38帶電電容器的靜電能：2.靜電場的能量充電與放電→極板間電93電場的能量密度(單位體積中的能量)：(對(duì)任何電場都成立)電場的能量：39電場的能量密度(單位體積中的能量)：(對(duì)任何電場都成立)94[例4-4]金屬球半徑R,帶電量Q,求其靜電能.解：[解法一]視為帶電電容器[解法二]計(jì)算靜電場的能量rr+drro40[例4-4]金屬球半徑R,帶電量Q,求其靜電能.解：[95球內(nèi)：E=0→W=0球外：r－r

+dr區(qū)域的能量：整個(gè)電場的能量：41球內(nèi)：E=0→W=0球外：r－r+dr區(qū)域的能量：96[思考]將“金屬球”改為“均勻帶電球體”,結(jié)果？42[思考]將“金屬球”改為“均勻帶電球體”,結(jié)果？97⒈電介質(zhì)的極化⑶極化強(qiáng)度：*⑷束縛面電荷密度：Chap.4SUMMARY⑴現(xiàn)象：⑵微觀機(jī)制：介質(zhì)表面出現(xiàn)束縛電荷取向極化、位移