电磁学 第五章（2）

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1、电磁学第五章静电场中电介质一、一个简单的演示实验★两板先带电量+Q、-Q★则实验表明U＜U0→★两板之间的电压为U02、平行板电容器——两板之间加电介质★两板带电量+Q、-Q不变★两板之间的电压变为U什么是电介质：绝缘体5.1电介质对电场的影响电介质对电场的影响1、平行板电容器——两板之间是空气3、平行板电容器——因为所以→★两板之间加电介质后，两板之间的电场大小的比较电介质对电场的影响二、电介质的介电常数1、真空中的介电常数——绝对介电常数2、物质(电介质)的介电常数——相对介电常数3、空气中的介电常数近似为1★电介质的绝对介电常数5.2电介质的极化一、电介质的电结构1、有极分子：

2、正负电荷的“重心”不重合：图（a）2、无极分子：正负电荷的“重心”重合：图（b）★有极分子具有固有电矩★无极分子没有固有电矩电矩与电偶极子有什么不同？无极分子有极分子二、电介质的极化1、有极分子的极化★转向极化——固有电矩的转向★位移极化——固有电矩的增大2、无极分子的极化★先产生——感生电矩在外电场中的电介质分子感生电矩固有电矩★位移极化——感生电矩增大三、面束缚电荷（面极化电荷）在外电场中的电介质无极分子的极化有极分子的极化四、电极化强度1、定义P1302、数学表式或←对无极分子3、电极化强度的性质——实验结论各向同性介质★在各向同性介质中，P与E成正比★在各向异性介质中，P与E

3、成非线性关系……←实验结论五、面束缚电荷与电极化强度的关系1、电介质极化束缚电荷的分布★越过dS面的正电荷★越过单位面积总的正电荷面密度为★考虑电介质内部任意面元dS极化电荷的产生为什么考虑正电荷？2、电介质内部束缚电荷的分布★越过dS面，向外移出封闭面的正电荷★越过封闭面的总的正电荷在电介质内部任意选取一个封闭面体束缚电荷的产生★留在封闭面内总的负电荷六、电介质的击穿介电强度:体束缚电荷的产生负号的含义是什么？5.3D的高斯定律一、电位移矢量D★E0——所有自由电荷产生的电场1、电介质内的总场强★E′——所有束缚电荷产生的电场2、在电介质中运用高斯定律推导D的高斯定律★总场强E——

4、3、电位移矢量的定义★电位移通量4、电介质中高斯定律的数学形式★文字描述P134★数学表式二、D的高斯定律通过任意封闭曲面的电位移通量等于该封闭面包围的自由电荷的代数和。←介电常量（或电容率）★场强E的切向分量相等★电位移矢量D的法向分量相等*三、静电场的边界条件静电场的边界条件静电场的边界条件切向场强相等法向电位移相等★电位移矢量D的折射定律D线方向的改变例5.1P135一个均匀带正电的金属球，浸在油中……★穿过包围金属球的高斯面的电位移通量★穿过该高斯面任意一点的电位移★油中的场强分布——总场强1、油中的场强总分布电介质中的带电金属球2、油（与金属球）分界面的束缚电荷总量★束缚电

5、荷在油中产生的电场强度为★油中的总场强分布★自由电荷在油中产生的电场强度为电介质中的带电金属球★油分界面（与金属球）的束缚电荷总量电介质中的带电金属球例5.2—P136平行板电容器(1)两板的束缚电荷面密度★若不考虑边缘效应，板之间各处场强E和电位移D都垂直与板面，且在两半内部均匀分布●即所以即平行板电容器★先在左半部选一个高斯面(蓝线)圆柱面：上底面在金属内，则●即★同理，对与右半部，★静电平衡时，导体是等势体，左右半部的电势差是相等的●即所以即由此得平行板电容器(2)两板之间的电场的大小★因为金属板上的总电量保持不变●得●则●因为●所以★金属板上的总电量不变，但其内部的场强消弱了

6、！这个物理效应有何意义?(3)两板之间的电压●则束缚电荷面密度为(4)电介质上下表面的束缚电荷面密度END5-1本次作业：P150-5.3；5.6；5.85.4电容器和它的电容一、什么是电容器1、什么是电容器★能够储存电荷或电场能力的导体（导体系统）★比如：平行板电容器，球形电容器……平行板电容器2、电容器的电容含义2、电容器的电含义★电容器电容的含义：电容器两极板间升高单位电压所需要增加的电荷量平行板电容器★电容的定义式★比值定义法。电容器电容与其两极板电压以及两极板所带的电荷量无关★电容器电容取决于自身的形状和材料。3、电容器的作用★储存电荷——莱顿瓶——储存电场能量；交流电路电

7、流电压的控制；电磁波的发射（LC振荡电路）与接收（接收机的调谐电路）；滤波；相移……★电容器是基本电路的三大元件之一平行板电容器4、电容的单位法拉→皮法→微法→二、各种电容器电容的计算法1、平行板电容器★平行板电容器板之间电介质的场强★平行板电容器板的电容平行板电容器2、圆柱形电容器★圆柱形内电解质的场强★圆柱形电容器板的电容圆柱形电容器3、球形电容器★球壳内电解质的场强★球形电容器板的电容←D的高斯定理4、孤立导体球的电容器球形电容器三、电容器串并联★电