静电场中的导体和电介质教案

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1、河北职业技术师范学院教案编号理论2003——2004学年度第一学期系（部）数理系教研室物理教研室任课教师高忠明课程名称大学物理学II授课章节：第十章授课班级授课日期课题静电场中的导体和电介质时数教学目的及要求教学重点难点应用教学方法及教具讲授课堂设计（教学内容、过程、方法、图表等）时间分配第十章静电场中的导体和电介质§10-1电场中的导体一．导体的静电平衡条件1．概念：导体，静电感应现象，静电平衡状态，附加电场2．平衡条件：，或：导体为等势体，表面为等势面二．平衡带电导体上的电荷分布1．电荷分布在表面，内部各处无净电荷存在①导体内没有空腔

2、②导体内有空腔，空腔内无电荷③导体内有空腔，空腔内有电荷2．电荷在导体表面上曲率大处面密度大，曲率小处面密度小实例：利用尖端放电(避雷针，静电电机)避免尖端放电(高压输电线，电极等)1．导体表面附近处的场强与该处表面电荷面密度成正比一．静电屏敝1．外屏敝：空腔导体屏敝外电场2．内屏敝：接地的空腔导体，屏敝内电场。屏敝线二．有导体存在时场强的计算用静电平衡条件，高斯定理及电荷守恒定律分析电荷分布情况，求出场强和电势§10-2电场中的电介质电介质的极化一．电介质分子的偶极子模型1.偶极子模型：核，核外电子2.无极分子：()3.有极分子：(二．

3、电介质的极化和击穿1.极化：在外场作用下介质表面出现束缚电荷的现象①无极分子的极化—位移极化②有极分子的极化—以转向极化为主2.电介质的击穿：外场强很大时，绝缘体导体三．电极化强度1．定义：单位体积内分子电矩的矢量和　2．单位：3．与的关系：:电极化率，纯数与电介质有关4．与的关系：四．均匀电介质中的场强1．相对介电常数：2．电介质中的场强:一．有电介质时的环流定理和高斯定理1．环流定理：2．高斯定理：例１．两块无限大的导体平板Ａ、Ｂ，面积为Ｓ，间距为d，平行放置，Ａ板带有电量Ｑ，Ｂ板不带电，求静电平衡时两板各个表面上的电荷面密度以及两板

4、间的电势差；另：(1)若(2)若Ｂ板或Ａ板接地(3)若中间连线，则情况如何？例２．一半径为的导体小球，带电量为,放在内外半径分别为和的同心导体球壳内，导体球带电量为Ｑ。求：(1)小球与球壳的电势；(2)小球与球壳的电势差；另：若壳接地，则电荷分布？电势差？若接地后，拆除地线，再将内球接地，则结果如何？例３．半径为Ｒ，带电量为的金属球，周围充满相对介电常数为的介质，求：(1)球内外任一点的场强；(2)靠近金属球表面的电介质面上的束缚电荷量；（3）若分布在~的球壳内，则场强、电势分布？介质内的极化强度，介质表面的束缚电荷面密度？例３．如图，已

5、知，求：(1)空隙中和电介质中的；(2)介质表面的束缚电荷面密度；(3)若知，则§10-5电容电容器一．电容器的电容1．定义：：说明：与极板、介质等电容器自身因素有关，而与等外界因素无关2．电容器电容的计算：：①平行板电容器的电容：②圆柱形电容器的电容：③球形电容器的电容：孤立导体：，除了电容以外，电容器还有另一指标：耐压值，超过则击穿一般电容都有明示，如：，二．电容器的联接1．串联2．并联§10-6电场的能量一．电容器的能量平行板电容器：适用于各种结构的电容器二．电场的能量1.能量：2.能量体密度：为点函数，适用于任何电场，非均匀电场的

6、能量：例１．已知球形电容器内外半径分别为和，介质的介电常数为，求其带电量为时所储存的能量。例２．一平行板电容器的极板面积为S，极板间距离为d，且充电到电势差为U，然后把充电用的电池撤去，再把两极板拉开到距离为2d，试用S、d、U表示（1）新的电势差（2）最初与最后电容器储存的能量；（3）拉开两极板所需之功作业及参考文献课后小结：