第三篇 靜電場電容電介質

第三篇靜電場電容電介質第1頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月例求真空中孤立導體球的電容(如圖)設球帶電為解：導體球電勢導體球電容介質幾何問題欲得到的電容?孤立導體球的半徑由孤立導體球電容公式知第2頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月二.導體組的電容由靜電屏蔽--導體殼內部的場只由腔內的電量和幾何條件及介質決定(相當于孤立)腔內導體表面與殼的內表面形狀及相對位置設定義幾何條件

內表面電容的計算第3頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月典型的電容器平行板d球形柱形第4頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月例求柱形電容器單位長度的電容設單位長度帶電量為柱形<<解：第5頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月§5電介質及其極化polarization一.電介質的微觀圖象+-+-+有極分子polarmolecules無極分子non~無外場時：有極分子無極分子第6頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月二.電介質分子對電場的影響1.無電場時電中性熱運動---紊亂2.有電場時有極分子介質均勻位移極化displacement~邊緣出現(xiàn)電荷分布無極分子介質稱極化電荷或稱束縛電荷Polarizationchargesboundcharges取向極化(orientation

polarization)共同效果第7頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月電偶極子排列的有序程度反映了介質被極化的程度排列愈有序說明極化愈烈量綱3.描述極化強弱的物理量--極化強度Polarizationvector宏觀上無限小微觀上無限大的體積元定義單位每個分子的電偶極矩第8頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月三.極化強度與極化電荷的關系1.小面元dS對面S內極化電荷的貢獻在已極化的介質內任意作一閉合面SS

將把位于S

附近的電介質分子分為兩部分一部分在S

內一部分在S外電偶極矩穿過S的分子對S內的極化電荷有貢獻分子數(shù)密度外場在dS附近薄層內認為介質均勻極化第9頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月如果/2落在面內的是負電荷如果>/2落在面內的是正電荷所以小面元ds對面內極化電荷的貢獻2.在S所圍的體積內的極化電荷與的關系第10頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月介質外法線方向內^^^3.電介質表面極化電荷面密度第11頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月四.電介質的極化規(guī)律1.各向同性線性電介質isotropylinearity2.各向異性線性電介質anisotropy介質的電極化率張量描述無量綱的純數(shù)與無關與、與晶軸的方位有關第12頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月3.鐵電體ferroelectrics主要宏觀性質1)電滯現(xiàn)象2)居里點3)介電常數(shù)很大非線性電容：用于振蕩電路和介質放大器中類似于鐵磁體與間非線性，沒有單值關系。第13頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月五.自由電荷與極化電荷共同產(chǎn)生場例1介質細棒的一端放置一點電荷求:板內的場解:均勻極化表面出現(xiàn)束縛電荷內部的場由自由電荷和束縛電荷共同產(chǎn)生例2平行板電容器自由電荷面密度為充滿相對介電常數(shù)為的均勻各向同性線性電介質P點的場強？共同產(chǎn)生第14頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月單獨普遍?共同產(chǎn)生

聯(lián)立第15頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月均勻各向同性電介質充滿兩個等勢面之間例3導體球置于均勻各向同性介質中如圖示求：

場的分布緊貼導體球表面處的極化電荷

兩介質交界處的極化電荷第16頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月解：1)場的分布導體內部<內<<^^內<<^^>^第17頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月2)求緊貼導體球表面處的極化電荷^^3)兩介質交界處極化電荷(自解)第18頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2