第九章靜電場(chǎng)課件

第九章靜電場(chǎng)重點(diǎn)：

2.基本方法：微元思想，對(duì)稱性分析方法。1.基本知識(shí)：電場(chǎng)強(qiáng)度，電勢(shì)，高斯定理，環(huán)路定理。7/24/20231.電荷

§1.電場(chǎng)

電場(chǎng)強(qiáng)度

一.電荷庫侖定律①電荷的種類：正電荷負(fù)電荷同號(hào)相斥異號(hào)相吸質(zhì)子內(nèi)電荷分布中子內(nèi)電荷分布7/24/2023②電荷的量子性蓋爾—曼提出夸克模型:電子電量的絕對(duì)值：★電荷量（電量）：帶電體所帶電荷的多少?！镫姾闪靠偸且砸粋€(gè)基本單元的整倍數(shù)出現(xiàn)。電子電量7/24/2023③電荷守恒定律——自然界基本定律之一

2.庫侖定律

正負(fù)電荷的代數(shù)和在任何物理過程中保持不變。——兩點(diǎn)電荷之間的作用力①點(diǎn)電荷：帶電體的線度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于它與其他帶電體之間的距離。帶有一定電量的幾何點(diǎn)，是一個(gè)理想模型。7/24/2023★數(shù)學(xué)表達(dá)式：②庫侖定律真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力的大小與兩電荷的電荷量乘積成正比，與兩電荷間距離的平方成反比，作用力的方向在兩電荷連線上。

★文字表述：q1作用于q2的力真空介電常數(shù)q1指向q2的單位矢量7/24/2023③討論:★庫侖定律包含同性相斥，異性相吸這一結(jié)果。*q1和q2同性，則q1q2>0,F21和r21同向。*q1和q2異性，則q1q2<0,F21和r21反向。★庫侖定律只適用兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的相互作用。7/24/2023★庫侖定律也可表示為：★靜電力的疊加原理：作用于某電荷上總靜電力等于其他點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)作用于該電荷靜電力的矢量和。由施力物體指向受力物體的矢量。7/24/2023二.電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度

兩種觀點(diǎn)直接作用觀點(diǎn)間接作用觀點(diǎn)即場(chǎng)的觀點(diǎn)電荷

1電荷

2電荷

1電荷

2電場(chǎng)電場(chǎng)電荷之間的相互作用力是如何產(chǎn)生的？1.電場(chǎng)：電荷周圍空間具有特殊形態(tài)和物理性質(zhì)的物質(zhì)。共性：具有能量、動(dòng)量、質(zhì)量。特性：不是由分子、原子等實(shí)物粒子組成，可迭代。7/24/2023①靜電場(chǎng)：相對(duì)觀察者靜止的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)。②基本性質(zhì)：2.電場(chǎng)強(qiáng)度★電場(chǎng)對(duì)處于其中帶電體有力的作用★帶電體在電場(chǎng)中移動(dòng)，電場(chǎng)力將對(duì)其做功★電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)受電場(chǎng)作用而產(chǎn)生靜電感應(yīng)和極化現(xiàn)象①試驗(yàn)電荷q0

——從力的角度描述電場(chǎng)★帶正電、電荷量充分小★線度足夠小7/24/2023②電場(chǎng)強(qiáng)度定義：：場(chǎng)源電荷：試驗(yàn)電荷★實(shí)驗(yàn)結(jié)果★定義7/24/2023③說明★電荷q在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力★電場(chǎng)強(qiáng)度的單位★電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度在大小和方向上都等于單位正電荷在此處所受到的電場(chǎng)力。★電場(chǎng)強(qiáng)度與試驗(yàn)電荷無關(guān)，只與該點(diǎn)處的電場(chǎng)性質(zhì)有關(guān)。7/24/2023例：求點(diǎn)電荷＋q的電場(chǎng)分布解:1）在任意點(diǎn)P放置一試探電荷q0

2）q、q0

之間的庫侖作用力●●3）q的分布為由點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式，是否當(dāng)r趨近0時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)趨近無窮大？★沿著矢量方向，垂直于球面?！镆詑為球心的球面上場(chǎng)強(qiáng)大小相同?！锞嚯x增大，場(chǎng)強(qiáng)減小。7/24/20233.場(chǎng)強(qiáng)疊加原理①點(diǎn)電荷系電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)——以三個(gè)點(diǎn)電荷為例

點(diǎn)電荷系電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等于各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的矢量和——場(chǎng)強(qiáng)疊加原理7/24/2023將帶電體分成無限多個(gè)的點(diǎn)電荷元，若任意一個(gè)電荷元的場(chǎng)強(qiáng)為P③帶電體●●●●●●●●7/24/2023[例9.1]求電偶極子中垂線上一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。解:7/24/20237/24/2023§2.靜電場(chǎng)的高斯定理

③靜電場(chǎng)電場(chǎng)線不閉合②電場(chǎng)線不相交①始于正電荷,止于負(fù)電荷，不會(huì)在沒有電荷處中斷。2.特征：其疏密就是場(chǎng)強(qiáng)大小其切向就是場(chǎng)強(qiáng)方向1.定義：在電場(chǎng)中人為做的有方向的曲線一.電場(chǎng)線7/24/2023點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線正點(diǎn)電荷+負(fù)點(diǎn)電荷7/24/2023一對(duì)等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線+7/24/2023一對(duì)等量正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線++7/24/2023一對(duì)不等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線7/24/2023帶電平行板電容器的電場(chǎng)線++++++++++++

7/24/2023二.電通量①勻強(qiáng)電場(chǎng)2.電通量計(jì)算公式：1.定義：通過電場(chǎng)中某一個(gè)有向曲面的電場(chǎng)線條數(shù)，用表示。EsnnEs大小為曲面的面積方向?yàn)榍娴姆ň€方向7/24/2023EsnqqcossnEsqqqcoss②勻強(qiáng)電場(chǎng)，與

的夾角為θq7/24/2023③非勻強(qiáng)電場(chǎng)，任意曲面④非勻強(qiáng)電場(chǎng)，閉合曲面sEnds（用微元法求電通量）q7/24/20233.電通量的正負(fù)閉合曲面規(guī)定曲面的正方向垂直于曲面向外電通量是標(biāo)量，其正負(fù)由θ決定7/24/2023[例]求均勻電場(chǎng)中一半球面的電通量。7/24/2023三.高斯定理1.單個(gè)點(diǎn)電荷q

★＋q處于球面的中心★＋q處于任意閉合曲面內(nèi)

穿出曲面S’的電場(chǎng)線一定穿出曲面S7/24/2023穿入曲面S的電場(chǎng)線一定穿出S★＋q處于任意閉合曲面外

●●●●●●●●●●●●●●2.點(diǎn)電荷系設(shè)高斯面內(nèi)有n個(gè)點(diǎn)電荷高斯面外有k個(gè)點(diǎn)電荷7/24/2023●●●●●●●●●●●●●●7/24/20233.表述:在真空的靜電場(chǎng)內(nèi)，通過任一閉合曲面電通量，等于該閉合曲面所包圍的電荷代數(shù)和的倍。即7/24/20234.理解要點(diǎn)④當(dāng)電荷分布具有對(duì)稱性時(shí)，可以用高斯定理求場(chǎng)強(qiáng)分布。③高斯定理反映靜電場(chǎng)為有源無旋場(chǎng)。②閉合面上任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度是空間所有電荷激發(fā)的。①通過閉合曲面的電通量只與閉合面內(nèi)的電荷量有關(guān)。7/24/2023r高斯面[例]均勻帶電球體的電場(chǎng)。已知R、q>0場(chǎng)強(qiáng)5.典型例題解:對(duì)稱性分析作高斯面——球面具有球?qū)ΨQ7/24/2023r高斯面電通量電量由高斯定理知：場(chǎng)強(qiáng)7/24/2023均勻帶電球體電場(chǎng)強(qiáng)度分布曲線場(chǎng)強(qiáng)E7/24/2023[例]求無限長均勻帶電圓柱面的電場(chǎng)。已知λ（λ為沿軸線方向單位長度帶電量）解：r高斯面lE=0=07/24/2023=0=0E高斯面lr7/24/2023σ

解:高斯面:柱面[例]均勻帶電無限大平面的電場(chǎng)，已知

具有面對(duì)稱高斯面7/24/20236.應(yīng)用總結(jié)★選取合適的高斯面★電荷和場(chǎng)強(qiáng)的對(duì)稱性分析①解題步驟

高斯面必須是閉合曲面

高斯面必須通過所求的點(diǎn)

高斯面的選取使通過該面的電通量易于計(jì)算一部分滿足上述條件，一部分的場(chǎng)強(qiáng)與n垂直電場(chǎng)強(qiáng)度相等，且方向與n平行7/24/2023★球：點(diǎn)電荷、帶電球體或球面、同心球面等★面：無限大帶電平面或平板、若干平行平面等★軸：無限長帶電線、圓柱面或圓柱、同軸圓柱面等②典型的對(duì)稱性★運(yùn)用高斯定理求電場(chǎng)強(qiáng)度分布★計(jì)算7/24/2023§3.靜電場(chǎng)的環(huán)路定理電勢(shì)一.靜電場(chǎng)力作功的特點(diǎn)1.點(diǎn)電荷q的電場(chǎng)將q0從A→B7/24/20232.任意電荷的電場(chǎng)（視為點(diǎn)電荷組）結(jié)論：靜電場(chǎng)力做功只與始末位置有關(guān)，與路徑無關(guān)，靜電場(chǎng)力為保守力，靜電場(chǎng)為保守場(chǎng)。abL??q07/24/2023L2L1二.靜電場(chǎng)的環(huán)路定理在靜電場(chǎng)中，沿閉合路徑移動(dòng)q0，電場(chǎng)力作功靜電場(chǎng)的環(huán)路定理：靜電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度沿任一閉合曲線的線積分等于零。7/24/2023三.電勢(shì)能電勢(shì)1.電勢(shì)能重力場(chǎng)保守場(chǎng)引入重力勢(shì)能靜電場(chǎng)力保守場(chǎng)引入靜電勢(shì)能△hEpaAEpbB——電荷在電場(chǎng)中具有的與位置有關(guān)的能量WbWa7/24/2023★電荷在電場(chǎng)中具有的與位置有關(guān)的能量，為該電荷在電場(chǎng)中該點(diǎn)的電勢(shì)能。靜電場(chǎng)力的功等于電勢(shì)能增量的負(fù)值。定義：★當(dāng)靜電場(chǎng)力作正功，電勢(shì)能減少；當(dāng)靜電場(chǎng)力作負(fù)功，電勢(shì)能增加?！镫妱?shì)能為電荷與電場(chǎng)所共有，是系統(tǒng)能量。2.討論：7/24/2023★電勢(shì)能只具有相對(duì)意義，電勢(shì)能數(shù)值上等于將q0從a點(diǎn)移到無限遠(yuǎn)電場(chǎng)力做的功。成正比。由可知：與——與無關(guān)，只決定該點(diǎn)電場(chǎng)的性質(zhì)。通常取無窮遠(yuǎn)處為電勢(shì)能的零點(diǎn)。則電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)a的電勢(shì)能為：7/24/20232.電勢(shì)——與無關(guān)，只決定該點(diǎn)電場(chǎng)的性質(zhì)。①電場(chǎng)中a點(diǎn)電勢(shì)定義為：②關(guān)于電勢(shì)的討論：★電勢(shì)是反映電場(chǎng)性質(zhì)的量，與q0無關(guān)?！镫妱?shì)與電勢(shì)能一樣具有相對(duì)意義?！镫妱?shì)是標(biāo)量，單位為伏特?！锇褑挝徽姾蓮腶點(diǎn)移到無限遠(yuǎn)電場(chǎng)力做的功7/24/20233.電勢(shì)差（電壓）①電場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)差：即：②關(guān)于電勢(shì)差的討論：★電勢(shì)差具有絕對(duì)意義，和參考點(diǎn)的選擇無關(guān)?！颱ab等于將單位正電荷從a點(diǎn)沿任意路徑移至b點(diǎn)電場(chǎng)力所作的功。7/24/2023電勢(shì)電勢(shì)能電勢(shì)差做功電場(chǎng)力做功、電勢(shì)能、電勢(shì)、電勢(shì)差之間的相互關(guān)系。7/24/2023四.電勢(shì)的計(jì)算1.點(diǎn)電荷電場(chǎng)的電勢(shì)2.電勢(shì)疊加原理點(diǎn)電荷系電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)電勢(shì)的代數(shù)和，即為電勢(shì)疊加原理。+為代數(shù)求和，無須考慮方向。a7/24/20234.關(guān)于電勢(shì)的計(jì)算方法★根據(jù)已知的場(chǎng)強(qiáng)分布，按定義計(jì)算?！镉牲c(diǎn)電荷電勢(shì)公式，利用電勢(shì)疊加原理計(jì)算。3.電荷連續(xù)分布的帶電體電場(chǎng)的電勢(shì)7/24/2023試求：將電荷q0從a點(diǎn)移到b點(diǎn)靜電場(chǎng)力所作的功。abq12q0qrrr[例]已知：7/24/2023由前面得到：7/24/2023RxPdqr[例]求一均勻帶電圓環(huán)軸線上一點(diǎn)的電勢(shì)。已知：q

,R,x

。7/24/2023qR++++++++++++++++[例]求一均勻帶電球面的電勢(shì)。已知：q

,R

。P.ra①rR≤(球內(nèi)任意一點(diǎn))結(jié)論：均勻帶電球面球內(nèi)任意一點(diǎn)的電勢(shì)等于球表面的電勢(shì)。=0內(nèi)7/24/2023②rR≥(球外任意一點(diǎn))qR++++++++++++++++P.ra均勻帶電球面球外任意一點(diǎn)的電勢(shì)等于將電荷集中于球心的點(diǎn)電荷的電勢(shì)。結(jié)論：aaa7/24/2023場(chǎng)強(qiáng)分布曲線URrOr1∝ERrO2r1∝電勢(shì)分布曲線7/24/2023§4.場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的關(guān)系一.等勢(shì)面①定義：在靜電場(chǎng)中，電勢(shì)相等的點(diǎn)所組成的面。②等勢(shì)面的特點(diǎn)★等勢(shì)面和電場(chǎng)線正交。★沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)下降。★相鄰兩等勢(shì)面△U

固定，E越大，等勢(shì)面越密，所以等勢(shì)面的疏密也能反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱。7/24/2023點(diǎn)電荷的等勢(shì)面和電場(chǎng)線+7/24/2023+電偶極子的等勢(shì)面和電力線7/24/2023平行板電容器的等勢(shì)面和電力線

+++++++++7/24/2023二.場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的關(guān)系1.場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的積分關(guān)系2.場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的微分關(guān)系（即場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)梯度的關(guān)系）電勢(shì)梯度矢量“”表示場(chǎng)強(qiáng)的方向?yàn)殡妱?shì)降落的方向。7/24/2023科技知識(shí)：大氣電學(xué)地球周圍的大氣是一部大電機(jī)，雷暴是大氣中電活動(dòng)最為壯觀的顯示。即使在晴朗的天氣，大氣中也到處有電場(chǎng)和電流。雷暴好似一部靜電起電機(jī)，能產(chǎn)生負(fù)電荷并將其送到地面，同時(shí)把正電荷送到大氣的上層。大氣的上層是電離層，是良導(dǎo)體，流入它的電流很快向四周散開，遍及整個(gè)電離層。在晴天區(qū)域，這電流逐漸向地面泄露，這樣就形成了一個(gè)完整的大氣電路。電離層與地面都是良導(dǎo)體，它們是兩個(gè)等勢(shì)面，它們之間的電勢(shì)差平均為300000V。電離層和地表之間整個(gè)晴天大氣電阻約為200Ω。這電阻大部分集中在稠密的大氣底層從地表到幾千米的高度內(nèi)，7/24/2023相應(yīng)的，300000V的電勢(shì)降落大部分也發(fā)生在大氣底層。這樣，比地面高2M的一點(diǎn)到地面的電壓就有幾百伏，當(dāng)然我們不能利用它來獲取持續(xù)的電流。據(jù)測(cè)量，大氣電場(chǎng)的方向向下，因而地球表面必然帶負(fù)電荷，其電荷量估算為

Q=5×105C

閃電：閃電是大氣中的激烈放電現(xiàn)象，它是大氣被強(qiáng)電場(chǎng)擊穿的結(jié)果。干燥空氣的擊穿場(chǎng)強(qiáng)是3×106V/m，但在雷雨云中，由于水滴存在，而且氣壓比大氣壓小，所以空氣的擊穿不需這樣大的場(chǎng)強(qiáng)。要產(chǎn)生一次閃電，只需在云的近旁的某一小區(qū)域內(nèi)有很強(qiáng)的電場(chǎng)就夠了。此電場(chǎng)會(huì)引起電子雪崩7/24/2023即由于高速帶電離子對(duì)空氣分子的碰撞作用使空氣分子大量急速電離而產(chǎn)生大量電子。一旦某處電子雪崩開始，它會(huì)向電場(chǎng)較弱的區(qū)域傳播。閃電可能發(fā)生在雷雨云內(nèi)的正負(fù)電荷之間，也可能發(fā)生在雷雨云與空氣之間或雷雨云與地之間。閃電的發(fā)展過程很快，利用高速攝影機(jī)研究，典型的云地之間的閃電從接近雷雨云的負(fù)電荷處的強(qiáng)電場(chǎng)中的電子雪崩開始。電子雪崩下移時(shí)，在它的后方留下一條離子通道，云中的電子流如此通道使之帶負(fù)電。通道前端聚集的電子產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)使通道繼續(xù)向前沿伸。實(shí)際觀察到的這種延伸不是持續(xù)的，而是一步一步的。電子雪崩下竄的速度可高達(dá)1/6倍的光速，但每一步只竄進(jìn)50m，接著停止約50μs，然后再向7/24/2023下竄。下竄的方向也不固定，因而形成的離子通道一般是彎彎曲曲的，并且還有分支，這是空氣中各處的自由電子密度不同的結(jié)果。這樣的通道叫梯級(jí)先導(dǎo)，它的半徑約為幾米，但只有它的中心才暗暗發(fā)光。當(dāng)梯級(jí)先導(dǎo)的前端靠近地面或地面上某尖形物時(shí)，它的強(qiáng)電場(chǎng)便從地面引起一次火花放電，這火花從地面向上移動(dòng)，在20m到100m高處與先導(dǎo)前鋒相遇，此刻，云地之間電路接通，負(fù)電荷就沿著這條電阻很小的通道從雷雨云向大地泄露。這一泄露過程是從先導(dǎo)的接地開始的，這一段電子入地后，留下的正電荷吸引上面一段中的電子使它們下泄。這些電子下泄后，它上面的電子又接替著下泄，這樣便形成了一個(gè)下泄的“前鋒”不斷沿著先導(dǎo)形成的離子通道向上延伸直達(dá)云底，其延伸速度極快，7/24/2023可達(dá)光速的1/2。這前鋒的上升實(shí)際上是一股強(qiáng)大的電流，被稱為回?fù)艋蚧亻W，它急劇加熱這通道中的空氣使之發(fā)出強(qiáng)烈的閃光。一次閃電實(shí)際上由若干次回?fù)艚M成，兩次回?fù)糁g相隔約40μs。一次閃電釋放的能量約為109J。此能量的大部分變?yōu)闊崮?，只有少量的變?yōu)楣饽芎蜔o線電波的能量。強(qiáng)大的回?fù)綦娏髁鬟^的瞬間，閃電通道中的等離子體的溫度可升至30000K（太陽表面溫度6000K），并具有很大的壓強(qiáng)。這高溫高壓使閃電通道的任何物體都遭到嚴(yán)重的破壞。高壓等離子體爆炸性的向四外膨脹因而形成激波，在幾米之外逐漸減為聲波，這就是雷聲。球形閃電：直徑在10cm到100cm的火球，有時(shí)在7/24/2023一次閃電回?fù)艉螽a(chǎn)生，有時(shí)也自發(fā)的產(chǎn)生，它們大約只延續(xù)幾秒鐘。有的火球由天空直落地面，有的則在地面上空水平游動(dòng)，有的甚至通過門窗或煙囪進(jìn)入室內(nèi)。有些火球無聲無息的逝去，也有些火球會(huì)爆炸而帶來巨響。這些火球看來是由大氣電所造成的，但至今還不了解它們的形成機(jī)制。例如，一種理論說火球是被磁場(chǎng)聚集到一起的等離子團(tuán)，另一種理論說是由塵粒形成的小型雷雨云。但是，由于缺乏精密的數(shù)據(jù)與仔細(xì)的計(jì)算，所以這種現(xiàn)象至今仍然是個(gè)迷。7/24/2023無外電場(chǎng)時(shí)§4靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)一.靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體7/24/2023導(dǎo)體的靜電感應(yīng)過程加上外電場(chǎng)后7/24/2023+導(dǎo)體的靜電感應(yīng)過程加上外電場(chǎng)后7/24/2023++導(dǎo)體的靜電感應(yīng)過程加上外電場(chǎng)后7/24/2023+++++導(dǎo)體的靜電感應(yīng)過程加上外電場(chǎng)后7/24/2023+++導(dǎo)體的靜電感應(yīng)過程加上外電場(chǎng)后7/24/2023+++++導(dǎo)體的靜電感應(yīng)過程加上外電場(chǎng)后7/24/2023+++++導(dǎo)體的靜電感應(yīng)過程加上外電場(chǎng)后7/24/2023+++++++導(dǎo)體的靜電感應(yīng)過程加上外電場(chǎng)后7/24/2023++++++導(dǎo)體的靜電感應(yīng)過程加上外電場(chǎng)后7/24/2023++++++++導(dǎo)體的靜電感應(yīng)過程加上外電場(chǎng)后7/24/2023++++++++++導(dǎo)體的靜電感應(yīng)過程加上外電場(chǎng)后7/24/2023++++++++++導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡感應(yīng)電荷感應(yīng)電荷7/24/2023等勢(shì)體等勢(shì)面導(dǎo)體內(nèi)導(dǎo)體表面①導(dǎo)體內(nèi)部任意點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零。②導(dǎo)體表面附近的場(chǎng)強(qiáng)方向處處與表面垂直。1.導(dǎo)體的靜電平衡條件2.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的性質(zhì)：①導(dǎo)體是等勢(shì)體，導(dǎo)體表面是等勢(shì)面。7/24/2023③導(dǎo)體以外，靠近導(dǎo)體表面附近處的場(chǎng)強(qiáng)大小與導(dǎo)體表面在該處的面電荷密度的關(guān)系為②導(dǎo)體內(nèi)部處處沒有未被抵消的凈電荷，凈電荷只分布在導(dǎo)體的表面上。7/24/2023二.靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)1.電介質(zhì)對(duì)電場(chǎng)的影響電介質(zhì):電阻率大，不易導(dǎo)電的物質(zhì)（絕緣體）r實(shí)驗(yàn)r

:電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)結(jié)論:介質(zhì)充滿電場(chǎng)時(shí)+Q-Q++++++++++++++++----------------介質(zhì)中電場(chǎng)減弱7/24/20232.電介質(zhì)的極化無極分子有極分子+

-無外場(chǎng)時(shí)整體對(duì)外不顯電性(無極分子電介質(zhì))(有極分子電介質(zhì))——電場(chǎng)中的電介質(zhì)表面出現(xiàn)正負(fù)電荷的現(xiàn)象7/24/2023-------+++++++有外場(chǎng)時(shí)(分子)位移極化(分子)取向極化極化電荷′極化電荷′無極分子電介質(zhì)有極分子電介質(zhì)′7/24/2023-------+++++++——介質(zhì)極化率的大?。号cE0相反E0↑的方向：→E’↑→E↑7/24/2023三.電介質(zhì)中的高斯定理電位移矢量無電介質(zhì)時(shí)加入電介質(zhì)r+++++++++-----------------------------+++++++++++++++++—介電常數(shù)7/24/2023一.電容器§5.電容器靜電場(chǎng)能量2.作用：隔直、高頻旁路、濾波等。1.構(gòu)成：相距很近、等間距充滿介質(zhì)的金屬導(dǎo)體板組成。——儲(chǔ)存電荷的裝置平板、球形、圓柱形。AB7/24/2023二.電容器的電容C當(dāng)電容器的兩極板分別帶有等值異號(hào)電荷q時(shí)，電量q與兩極板間相應(yīng)的電勢(shì)差UAUB的比值。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。7/24/2023例如平行板電容器已知：S、d、01.設(shè)A、B分別帶電+q、-q2.A、B間場(chǎng)強(qiáng)分布：3.電勢(shì)差：4.則：

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).7/24/2023例如球形電容器已知：1.設(shè)+q、-q2.場(chǎng)強(qiáng)分布3.電勢(shì)差：4.則：7/24/2023四.電場(chǎng)的能量開關(guān)倒向a

,電容器充電。開關(guān)倒向b

,電容器放電。計(jì)算電容器帶有電量Q

，相應(yīng)電勢(shì)差為U時(shí)所具有的能量。1.電容器的儲(chǔ)能7/24/2023AB電源做功＝電容器儲(chǔ)能靜電力做功＝－電源做功7/24/2023任一時(shí)刻靜電力做功終了時(shí)刻電源做功7/24/20232.電場(chǎng)能量

★平行板電容器儲(chǔ)能電場(chǎng)能量體密度電容器的儲(chǔ)能電場(chǎng)存在的空間體積——電場(chǎng)中某點(diǎn)處單位體積內(nèi)的電場(chǎng)能量描述電場(chǎng)中能量分布狀況7/24/2023★電場(chǎng)能量的求解電場(chǎng)強(qiáng)度非均勻電場(chǎng)強(qiáng)度均勻7/24/2023[例]計(jì)算球形電容器的能量。已知RA、RB、q解：場(chǎng)強(qiáng)分布取體積元7/24/2023一.溫差電動(dòng)勢(shì)金屬電子密度不同，金屬的逸出勢(shì)不同，1.接觸電勢(shì)差：兩不同金屬接觸，接觸面出現(xiàn)異號(hào)電荷的現(xiàn)象?！?.溫差電現(xiàn)象生物膜電位7/24/20237/24/20231.產(chǎn)生：細(xì)胞膜內(nèi)外的離子濃度不同，產(chǎn)生擴(kuò)散，使膜內(nèi)外產(chǎn)生電位差。2.分析，見圖