第講靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)

1上講復(fù)習(xí):1.靜電感應(yīng)與靜電平衡條件。用場(chǎng)量描述：用場(chǎng)量描述：導(dǎo)體是等勢(shì)體導(dǎo)體表面是等勢(shì)面（2）導(dǎo)體表面（1）2.導(dǎo)體上電荷的分布(1)靜電平衡導(dǎo)體的內(nèi)部處處不帶電(2)靜電平衡導(dǎo)體表面附近的電場(chǎng)強(qiáng)度與導(dǎo)體表面電荷的關(guān)系(3)處于靜電平衡的孤立帶電導(dǎo)體電荷分布(4)靜電屏蔽不接地空腔屏外場(chǎng)，接地空腔屏內(nèi)場(chǎng)和屏外場(chǎng)．23.電容器的電容(1)平行板電容器(2)球形電容器(3)柱形電容器4、電容器的并聯(lián)和串聯(lián)5.電介質(zhì)對(duì)電場(chǎng)的影響3內(nèi)容簡介9.4電介質(zhì)的高斯定理電位移矢量9.5電場(chǎng)能量

★三、電極化強(qiáng)度四、極化電荷與自由電荷的關(guān)系4二.電介質(zhì)的極化束縛電荷無極分子有極分子

+

-無外場(chǎng)時(shí)（熱運(yùn)動(dòng)）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))5-------+++++++有外場(chǎng)時(shí)(分子)

位移極化(分子)

取向極化束縛電荷

′束縛電荷

′

無極分子電介質(zhì)

有極分子電介質(zhì)

′61、引入用單位體積中分子的電偶極矩的矢量和來表示電介質(zhì)的極化程度2、電極化強(qiáng)度的定義單位體積中分子的電偶極矩的矢量和叫作電介質(zhì)的電極化強(qiáng)度。3、關(guān)于電極化強(qiáng)度的說明電極化強(qiáng)度用來表征電介質(zhì)極化程度的物理量；單位：C.m-2，與電荷面密度的單位相同；若電介質(zhì)的電極化強(qiáng)度大小和方向相同，稱為均勻極化；否則，稱為非均勻極化。三、電極化強(qiáng)度74、電極化強(qiáng)度和極化電荷面密度的關(guān)系在電介質(zhì)中取一長為d、面積為ΔS的柱體，柱體兩底面的極化電荷面密度分別為-σ'和+σ'，這樣柱體內(nèi)所有分子的電偶極矩的矢量和的大小為電極化強(qiáng)度的大小為平板電容器中的均勻電介質(zhì)，其電極化強(qiáng)度的大小等于極化產(chǎn)生的極化電荷面密度。l+σ0-σ0-σ'+σ'P8四、極化電荷與自由電荷的關(guān)系1、電介質(zhì)中的電場(chǎng)強(qiáng)度+σ0-σ0-σ'+σ'E0EE’2、極化電荷與自由電荷的關(guān)系9c稱為電介質(zhì)的電極化率,在各向同性線性電介質(zhì)中它是一個(gè)純數(shù)。3、電極化強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系109-4電位移有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理一、有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理+σ0-σ0-σ'+σ'PDE設(shè)極板上的自由電荷的面密度為s0電介質(zhì)表面上極化電荷面密度為s‘端面的面積為S11令電位移矢量電位移通量在靜電場(chǎng)中，通過任意一個(gè)閉合曲面的電位移矢量通量等于該面所包圍的自由電荷的代數(shù)和，這就是有介質(zhì)時(shí)的高斯定理。二、電位移矢量和電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系關(guān)于電位移矢量的說明電位移矢量是輔助量，電場(chǎng)強(qiáng)度才是基本量；描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量是電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)；在電介質(zhì)中，環(huán)路定理仍然成立，靜電場(chǎng)是保守場(chǎng)。只與自由電荷有關(guān)12例平行板電容器，其中充有兩種均勻電介質(zhì)。求(1)各電介質(zhì)層中的電位移(2)極板間電勢(shì)差和電容解做一個(gè)圓柱形高斯面同理，做一個(gè)圓柱形高斯面13?

各電介質(zhì)層中的場(chǎng)強(qiáng)不同?相當(dāng)于電容器的串聯(lián)142、帶電Q的均勻帶電導(dǎo)體球外有一同心的均勻電介質(zhì)球殼(er及各半徑如圖)，求(1)電介質(zhì)內(nèi)外的電場(chǎng)；(2)導(dǎo)體球的電勢(shì)；(3)電介質(zhì)表面的束縛電荷。解：(1)場(chǎng)強(qiáng)分布求D：取高斯面如圖由經(jīng)對(duì)稱性分析erPPS2S1R1R215erPPS2S1R1R2同理求E：同理16（2）求導(dǎo)體球的電勢(shì)(3)電介質(zhì)表面的束縛電荷求P：erPPS2S1R1R217求σ、q：外表面erPPS2S1R1R2內(nèi)表面18AB9.5電場(chǎng)能量

以平行板電容器為例，來計(jì)算電場(chǎng)能量。

+設(shè)在時(shí)間t內(nèi)，從B板向A板遷移了電荷在將dq從B板遷移到A板需作功極板上電量從0—Q作的總功為19忽略邊緣效應(yīng)，對(duì)平行板電容器有能量密度不均勻電場(chǎng)中（適用于