同學們好!(精)課件

同學們好！靜電場與物質(zhì)的相互作用：靜電場中的導體、電介質(zhì)上講:

靜電場中的導體相互作用機制，平衡時;分布分布本講：

靜電場中的電介質(zhì)（絕緣體）要點：1.電介質(zhì)的極化及其描述.2.介質(zhì)中的高斯定理.矢量.3.求解電介質(zhì)中的的電場.4.電容及其計算e+物質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在著正負電荷§8.7靜電場中的電介質(zhì)一.電介質(zhì)（有極分子，無極分子）的極化及其描述+-有極分子有極分子電介質(zhì)+-無極分子無極分子電介質(zhì)無極分子電介質(zhì)1.極化現(xiàn)象無外場+-+-+-+-+-+-外場中(位移極化)出現(xiàn)束縛電荷和附加電場+++++-----+------+++++位移極化和轉(zhuǎn)向極化微觀機制不同，宏觀效果相同。統(tǒng)一描述出現(xiàn)束縛電荷有極分子電介質(zhì)無外場+-外場中(轉(zhuǎn)向極化)出現(xiàn)束縛電荷和附加電場+-2.金屬導體和電介質(zhì)比較有大量的自由電子基本無自由電子，正負電荷只能在分子范圍內(nèi)相對運動金屬導體特征電介質(zhì)（絕緣體）模型與電場的相互作用宏觀效果“電子氣”電偶極子靜電感應有極分子電介質(zhì):無極分子電介質(zhì):轉(zhuǎn)向極化位移極化靜電平衡導體內(nèi)導體表面感應電荷內(nèi)部：分子偶極矩矢量和不為零表面：出現(xiàn)束縛電荷（極化電荷）3.極化現(xiàn)象的描述1)從分子偶極矩角度單位體積內(nèi)分子偶極矩矢量和——極化強度。實驗規(guī)律：介質(zhì)極化率總場設分子數(shù)密度：n每個分子的偶極矩:作如圖斜圓柱2)從束縛電荷角度極化面電荷密度等于極化強度的外法線分量n：分子數(shù)密度極化強度：介質(zhì)非均勻極化時，出現(xiàn)極化體電荷極化強度通過某封閉曲面的通量等于曲面內(nèi)極化電荷代數(shù)和的負值二.電介質(zhì)中的電場1.總場=外場+極化電荷附加電場：2.介質(zhì)中的高斯定理靜電場高斯定理自由電荷極化電荷定義：電位移矢量自由電荷自由電荷極化電荷電介質(zhì)中的高斯定理：電位移矢量通過靜電場中任意封閉曲面的通量等于曲面內(nèi)自由電荷的代數(shù)和電介質(zhì)中的高斯定理：注意：穿過閉合曲面的通量僅與有關(guān).◆特例：真空——特別介質(zhì)◆與均有關(guān)電位移矢量◆回到：3.如何求解介質(zhì)中電場？本課程只要求特殊情況各向同性電介質(zhì)分布具有某些對稱性(1)各向同性電介質(zhì)：令介質(zhì)的相對電容率為常數(shù)得真空電容率介質(zhì)電容率式中，才能選取到恰當高斯面使積分能求出.(2)分別具有某些對稱性步驟：對稱性分析，選高斯面.注意：的對稱性——球?qū)ΨQ、軸對稱、面對稱.§8.8電容電容器一.電容提高單位水位所注入的水量容器儲水能力導體儲存電荷能力電容器儲電能力極板間距線度由于靜電屏蔽，值穩(wěn)定。與周圍導體，電介質(zhì)，帶電體分布有關(guān)提高單位電勢所增加的帶電量兩極板間電勢差為一個單位時，極板的帶電量。類比：二.電容的計算孤立導體：周圍無其他導體，電介質(zhì)，帶電體.孤立導體電容取決于本身形狀，大小與其是否帶電無關(guān)。由電容定義：則金屬球電勢：令設其帶電量為[例1]半徑的孤立金屬球的電容[例2]推求圓柱型電容器，平行板電容器，球形電容器公式，并總結(jié)求電容器電容的一般方法。求：已知：得：作半徑，高的同軸圓柱面為高斯面.解：設極板帶電量由電容定義：