第10章静电场中电介质_教学PPT_张三慧第三版B版

1、1 10.1 0.1 电介质对电场的影响电介质对电场的影响1 10.2 0.2 电介质的极化电介质的极化1 10.3 D0.3 D矢量及其高斯定律矢量及其高斯定律10.4 10.4 电容器和它的电容电容器和它的电容 1 10.5 0.5 介电质中电场的能量介电质中电场的能量第第1010章章 静电场中的电介质静电场中的电介质阅读（阅读（P302-308）并思考）并思考1、基本概念有哪些？、基本概念有哪些？2、电介质对电场的影响与导体对电场的影响、电介质对电场的影响与导体对电场的影响有什么区别？有什么区别？3、D、E、P的关系式？有介质的高斯定理表的关系式？有介质的高斯定理表达式？达式？4、P31

2、6思考题思考题10.9和和10.11问题：带电棒为何能吸引小纸片？问题：带电棒为何能吸引小纸片？rEE0相对介电常量相对介电常量 r ，电介质的特性，大于，电介质的特性，大于110.1 电介质对电场的影响电介质对电场的影响r0介电常数介电常数将介质板插入带有将介质板插入带有一定电量的平行板一定电量的平行板电容器中，其电场电容器中，其电场强度的变化强度的变化 r+ +Q- -Q+-极性分子极性分子非极性分子非极性分子+-+-+-+-+-+-0E+-+-+-+-+-+-E极化电荷极化电荷1 电场强度电场强度E介质中，总场强为介质中，总场强为E = E0- - ErE0+-+-+-+-+-+-E10

3、.2 电介质的极化电介质的极化2 电极化强度矢量电极化强度矢量 是反映电介质极化程度的物理量。是反映电介质极化程度的物理量。P定义：定义：VpP（C m-2 ）实验表明：实验表明： 对于各向同性的电介质，在对于各向同性的电介质，在E0不太大的不太大的情况下，有：情况下，有：（ e 称为称为介质的极化率介质的极化率）真空中：真空中： 0P均匀极化：均匀极化： cP00e00) 1(EEPr-单位体积内分子电矩的矢量和单位体积内分子电矩的矢量和3电极化强度与极化电荷的关系电极化强度与极化电荷的关系 设一均匀电介质薄片（设一均匀电介质薄片（S、l）置于电场（）置于电场（E）中，表面将出现极化电荷。中

4、，表面将出现极化电荷。lqpSllqVpPPnncosPPeP 在均匀介质中，在均匀介质中， 极化电荷只出现在介质表面极化电荷只出现在介质表面或两种介质的分界面上。或两种介质的分界面上。体束缚电荷：体束缚电荷：SdPqqSoutin-面束缚电荷密度面束缚电荷密度：1. D、E、P三矢量之间的关系三矢量之间的关系EPe0对于各向同性的电介质：对于各向同性的电介质：EEEPEDe0r000EDEP0r) 1(-10.3 D矢量及其高斯定理矢量及其高斯定理电位移电位移SSdE0SiSqSdESiSqSdD0siq真空真空0sisrqSdEEEDr0电位移矢量电位移矢量电位移通量电位移通量介质高斯定理

5、介质高斯定理2. D的高斯定理的高斯定理介质介质引入辅助量引入辅助量EEDr0SDSdD线线称称电位移线。电位移线。矢量矢量称称电位移矢量。电位移矢量。方向与方向与E E相同相同DD通量通量称称电位移通量。电位移通量。DSiqD的高斯定理的高斯定理导体球导体球R， Q分布在表面分布在表面求求E、D的分布的分布。Rd 0 iqrE24球对称球对称Qqi24 rQE 24 rQDQqi024rQE 24 rQDD= ED=0 E=0一一. . 电容器的电容电容器的电容（F）pFFF1261010110.4 电容器电容器和它的电容和它的电容UQC 皮法皮法微法微法法拉法拉二二. . 电容的计算电容的

6、计算( (必会必会) )1.1.平板电容器的电容平板电容器的电容Sd 求求E；求电压求电压-l dEU求电容求电容UQC0E0SQ0SQdEdUdSUQC0已知已知S,d-QQ- - -+2.2.圆柱形电容器电容圆柱形电容器电容-l dEU21RRdrE2102RRdrrlQ120ln2RRlQUQC120ln2RRl02iqrlE柱对称柱对称02rlQE l- -QQ已知已知l, R1 ,R2 , 0 03.3.球形电容器球形电容器21RREdr-122104RRRRUQC-21021201144RRQrdrQRR204rQE-l dEU球对称：球对称：024iqrEQ-Q已知已知R1 ,R

7、2 , 0 0三三 电容器的联接电容器的联接21CCC21111CCC串联串联并联并联特点特点:Q-Q-QQV=V1+V2Q=Q1=Q2Q-QQ=Q1+Q2V=V1=V2一一 电容器的电能电容器的电能CQdqCqdquAQQ2200dA=u . dqCQW22电源不断开电源不断开 U不变；不变；电源断开电源断开Q不变。不变。dq+q-qu 221CU10.5 电容器的能量电容器的能量二二 介电质中电场的能量介电质中电场的能量由平板电容器引入：由平板电容器引入：VESdEEddS222212121电场能量密度：电场能量密度：221EVVdVEwdVW221 d-+E S电场能量：电场能量：一般空

8、间一般空间VWw221CUW 例例10.3 球形电容两球形电容两极板带电极板带电Q，内外内外径径R R1 1和和R R2 2间充满间充满 r r，求电容储存的求电容储存的W 。dVEW221212224421RRdrrrQdrrdV24-212118RRQQ-Qr24rQE电容器电容器-12214RRRRCCQW22-212118RRQ作业作业 推导平行板电容器、圆柱形电容器、推导平行板电容器、圆柱形电容器、球形电容器电容的表达式（下次课球形电容器电容的表达式（下次课请同学在讲台上推导）请同学在讲台上推导）要求：边板书边讲解要求：边板书边讲解课堂小测课堂小测1、写出、写出D、P、E之间的相关表达式之间的相关表达式2、写出、写出D的高斯定理的表达式的高斯定理的表达式3、分别写出串、并联电容器、