第8章 静电场中的导体和电介质ppt课件.ppt

《第8章 静电场中的导体和电介质ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第8章静电场中的导体和电介质性能优良的合成绝缘子8.1.1导体的静电平衡条件静电平衡导体内部和表面上任何一部分都没有电荷的宏观定向运动，我们称这时导体处于静电平衡状态。导体静电平衡的条件导体表面(1)导体内部任意一点的电场强度都为零；(2)导体表面上任意一点的电场强度方向垂直于该处导体表面。静电平衡导体的电势导体静电平衡时是一个等势体，导体的表面是一个等势面。§8.1静电场中的导体导体的静电平衡证明：在导体内任取体积元由高斯定理体积元任取导体带电只能在表面！导体中各处如果有空腔,且空腔中无电荷,则如果有空腔,

2、且空腔中有电荷,则电荷只能分布在外表面！在内外表面都分布有电荷分布！+q---------------导体上的电荷重新分布---+++面电荷分布8.1.2静电平衡时导体上的电荷分布1.当带电导体处于静电平衡状态时，导体内部处处没有净电荷存在，电荷只能分布在导体表面上。2.静电平衡导体表面附近的电场强度与导体表面电荷的关系设导体表面电荷面密度为设P是导体外紧靠导体表面的一点,相应的电场强度为为导体外法线方向确定电场强度E和电荷密度的关系:++++ds++++说明思考？孤立导体+++++++++++++++++++尖端

3、放电导体球孤立带电由实验可得以下定性的结论：在表面凸出的尖锐部分(曲率是正值且较大)电荷面密度较大，在比较平坦部分(曲率较小)电荷面密度较小，在表面凹进部分带电面密度最小。ABC3.处于静电平衡的孤立带电导体电荷分布定性的结论!8.1.3静电感应与静电屏蔽在外电场的作用下，导体中出现电荷重新分布。静电感应静电屏蔽腔内、腔外的场互不影响如图所示,导体球附近有一点电荷q。解接地即由于导体是个等势体接地后导体上感应电荷的电量设感应电量为Q0？例求特殊点O点的电势为0则分布在表面上感应电荷思考？选特殊点O点的电势为0？例两块

4、等面积的金属平板，分别带电荷qA和qB，平板面积均为S，两板间距为d，且满足面积的线度远大于d。静电平衡时两金属板各表面上的电荷面密度。求解如图示，设4个表面的电荷面密度分别为q1、q2、q3和q4，dSSqAqB1234由电荷守恒，得在两板内分别取任意两点A和B，则AB①代入①，得dSSqAqB1234AB可见，A、B两板的内侧面带等量异号电荷；两板的外侧面带等量同号电荷。特别地，若qA＝－qB＝q，则电荷只分布在两板的内侧面，外侧面不带电。例半径为R1的金属球A带电为q(>0)，在它外面有一同心放置的金属球壳B，

5、其内外半径分别为R2和R3,带电为Q(>0)。如图所示，当此系统达到静电平衡时，(1)各表面上的电荷分布；求解(1)电量分布(3)电势分布及球A与球壳B的电势差。(2)电场强度分布；R1R2R3qQAB球A：根据对称性，电量均匀分布在球A的表面上，电量为q。球壳B：由于静电感应，球壳B内表面的电量为：-q；外表面的电量为:Q+q。整个系统相当于在真空中的三个均匀带电的球面。R1R2R3qQAB4321(2)电场强度分布由高斯定理及静电平衡条件，得(3)电势分布取无穷远为电势零点，半径为R，电量为q的均匀带电球壳的电势

6、分布为由(1)知，此系统相当于半径分别为R1,R2和R3，带电量分别为q,-q和q+Q的三个均匀带电球面。利用叠加原理，得球A与球壳B的电势差为R1R2R3qQAB4321已知导体球壳A带电量为Q，导体球B带电量为q(1)将A接地后再断开，电荷和电势的分布；解A与地断开后,ArR1R2B-q电荷守恒(2)再将B接地，电荷和电势的分布。A接地时，内表面电荷为-q外表面电荷设为设B上的电量为根据孤立导体电荷守恒例求(1)(2)B球圆心处的电势总结(有导体存在时静电场的计算方法)1.静电平衡的条件和性质:2.电荷守恒定律3

7、.确定电荷分布（面电荷分布）,然后求解ArR1R2B-q8.2.1静电场中的电介质电介质：绝缘体(电阻率超过108W·m)实验结论(置于电场中的)电介质电场+Q-Q+++++++++++++++----------------------介质中电场减弱。电介质的相对电容率名称εr名称εr干燥空气1.00059聚丙烯3.3乙醇26蒸馏水81石英玻璃4.2变压器油2.4云母6钛酸钡103─104§8.2静电场中的电介质8.2.2电介质极化电介质分子电结构+--无极分子有极分子+-无外电场时（由于热运动）整体对外不显电性。

8、无极分子有极分子加外电场后极化电荷'极化电荷'无极分子有极分子位移极化取向极化--------+++++++++-+-8.2.3极化电荷面密度s'r++++++++++++++--------------+++++++++++-----------设两个金属平板，均匀各向同性电介质中的电场强度为实验表明:而适用各向同性的均匀电介质充满整个