第7章 静电场

1、第第7章静电场章静电场1第第7章静电场章静电场7.1 电场电场强度电场电场强度7.2 电通量高斯定理电通量高斯定理7.3 电场力的功电势电场力的功电势7.4 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质7.5 电容电容器电容电容器 *7.6 电场的能量电场的能量 *第第7章静电场章静电场2静电场静电场: 相对于观察者静止的电荷产生的电场相对于观察者静止的电荷产生的电场一个实验规律：一个实验规律：库仑定律；库仑定律；两个物理量：两个物理量： 电场强度、电势；电场强度、电势； 两个定理：两个定理： 高斯定理、环路定理高斯定理、环路定理导体和电介质导体和电介质: 都通过其电荷和外电场的相互作都通过其

2、电荷和外电场的相互作用而改变电荷分布及运动状态，这种改变又对用而改变电荷分布及运动状态，这种改变又对电场产生影响。电场产生影响。 第第7章静电场章静电场37.1 电场电场 电场强度电场强度一、电荷及其性质一、电荷及其性质电荷是物质的一种基本属性电荷是物质的一种基本属性种类：正电荷、负电荷种类：正电荷、负电荷性质：同号相斥、异号相吸性质：同号相斥、异号相吸电量：物体电荷多少的量电量：物体电荷多少的量度度单位：库仑单位：库仑 C1. 电荷守恒定律电荷守恒定律 电荷量子化是实验结果电荷量子化是实验结果2.电荷量子化电荷量子化第第7章静电场章静电场419061917年，密立根最早从实验上证明年，密立根

3、最早从实验上证明 电荷量子：电荷量子：e, q=Ne N=1.2.3 1986年推荐值：年推荐值： e = 1.60217733 10-19 C3. 相对论不变相对论不变性性实验还表明：一个电荷的电量与其运动状态无关实验还表明：一个电荷的电量与其运动状态无关.第第7章静电场章静电场5二、库仑定律二、库仑定律 1785年，库仑通过扭称实验得到年，库仑通过扭称实验得到: :真空中的库仑定律真空中的库仑定律 r1q2q21F施力施力 受力受力0r12F02211221rrqqkFF SI位制中：位制中： q 库仑库仑(C) , F 牛顿牛顿(N) , r 米米(m)实验给出：实验给出： k = 8.

4、9880 10 9 Nm2/C2041 k真空中介电常数：真空中介电常数： 0 =8.8510-12 C-2N-1m-2第第7章静电场章静电场60221041rrqqF 库仑定律适用的条件：库仑定律适用的条件： 只适用于点电荷模型只适用于点电荷模型 施力电荷相对观测者静止施力电荷相对观测者静止(受力电荷可运动受力电荷可运动)第第7章静电场章静电场7三、电场强度三、电场强度电相互作用如何实现？电相互作用如何实现？ 历史上经历历史上经历超距超距作用理论作用理论 法拉第法拉第近距近距作用作用电荷电荷 电场电场 电荷电荷 1.电场电场电荷周围存在电场。电荷周围存在电场。 场是物质存在的一种形式场是物质

5、存在的一种形式 静止的点电荷周围存在着一种特殊的物质静止的点电荷周围存在着一种特殊的物质,称称为为静电场静电场。电场的基本性质电场的基本性质 对放在其内的任何电荷都有作用力对放在其内的任何电荷都有作用力第第7章静电场章静电场8分布场分布场2.电场强度电场强度从从“力力”的角度描述场中各点电场的强弱的角度描述场中各点电场的强弱试验电荷试验电荷: 小电量，正点电荷，用小电量，正点电荷，用q0表示。表示。场场源源0qF F逐点实验表明，逐点实验表明， 比值与比值与q0无关无关.电场强度电场强度 定义：定义： 0qFE 第第7章静电场章静电场9四、场强叠加原理四、场强叠加原理 电场力的叠加原理电场力的

6、叠加原理 当有多个点电荷存在时当有多个点电荷存在时,两个点电荷间的力不因两个点电荷间的力不因第三个电荷存在而受影响第三个电荷存在而受影响所以某个点电荷受力：所以某个点电荷受力： jFF场强的叠加原理场强的叠加原理 0qFE niiniiEqF1102q1q+p2E1EE第第7章静电场章静电场10五、场强的计算五、场强的计算 1.点电荷在真空中的场强点电荷在真空中的场强点电荷点电荷场源q(相对观测者静止相对观测者静止)场点场点r0r0qF F0qFE 0020041qrrqq 02041rrqE 从源电荷指向场点从源电荷指向场点0r 场分布呈中心对称场分布呈中心对称 r0 ，E 点电荷点电荷无意

7、义无意义第第7章静电场章静电场112. 点电荷系的场强点电荷系的场强pirqiiE024iiiirrqEo 总场强总场强:02014iiinirrqE E第第7章静电场章静电场123.连续带电体的电场连续带电体的电场dqEdp0r0204rrdqEd 02041rrdqEdE 注意注意:上式为矢量体积分上式为矢量体积分. 电荷元随不同的电荷分布应表达为电荷元随不同的电荷分布应表达为体电荷分布体电荷分布 dq= dV面电荷分布面电荷分布 dq= dS线电荷分布线电荷分布 dq= dl zzyyxxdEEdEEdEEkEjEiEEzyx 第第7章静电场章静电场134.4.电偶极子电偶极子 指一对等

8、量、异号的点电荷，其间距远小于它们指一对等量、异号的点电荷，其间距远小于它们到考察点的距离的点电荷系统。到考察点的距离的点电荷系统。 +q-q电偶极矩电偶极矩: lplqp (1)电偶极子场强电偶极子场强解：解：对对A点：点： yl0Arx+q和和-q 的场强的场强 分别为分别为 EilrqE2024)( EilrqE2024)( AEilrqlrqEA)()(2202241 lr irqlEA30241 30241rpEA 第第7章静电场章静电场14对对B点：点： E EAEBryl E E0Arx)(2220241lrqEE B点总场强大小点总场强大小BE cos2 EEB21222222

9、022242)()(lrllrqEB 3041rp 3041rpEB 结论结论:31;rEpE 注意：坐标原点的选择注意：坐标原点的选择第第7章静电场章静电场15例例: 真空中有一均匀带电直线长为真空中有一均匀带电直线长为L，总电量为，总电量为q，试，试计算距直线距离为计算距直线距离为a的的P点的场强点的场强.已知已知P点和直线两端点和直线两端的连线与直线之间的夹角分别为的连线与直线之间的夹角分别为 1和和 2，如图所示，如图所示. xEdyEdxy0a1 2 Pdxx解解: 步骤步骤:1.建立坐标，选电荷元建立坐标，选电荷元 dq= dx2.确定确定 的大小和方向的大小和方向EdEdr204

10、1rdxdE 3. 将将 投影到坐标轴上投影到坐标轴上Ed)180cos(0 dEdEx sindEdEy 第第7章静电场章静电场164. 选择适当的积分变量选择适当的积分变量xEdyEdxy0a1 2 PdxxEdr r、 、x三变量选三变量选一个积分变量一个积分变量选选 作为积分变量，作为积分变量，因此因此 222sinar actgtgax )(2 2sindadx dadExcos40 dadEysin40 第第7章静电场章静电场17 dadEExxcos4210 120sinsin4 a 21sin40 dadEELyy)cos(cos2104 a讨论：讨论：当直线长度当直线长度L，

11、或，或a0,则则 10， 2 0 xEjaEy02 ErjrE02 当当 异号时，异号时，E方向相反方向相反第第7章静电场章静电场18六、带电体在外电场中所受的作用六、带电体在外电场中所受的作用EqF dqEF第第7章静电场章静电场19电偶极子在外电场中受的力和力矩电偶极子在外电场中受的力和力矩 qEF qEF q Eq o0 FFF合合 力力 sinsin2sin2qlElFlFM 合力矩合力矩EpM 力矩总是使电矩力矩总是使电矩 转向转向 的方向，以达到稳定状态的方向，以达到稳定状态pE可见：可见： 力矩最大；力矩最大； 力矩最小。力矩最小。Ep Ep/第第7章静电场章静电场207.2 电

12、通量电通量 高斯定理高斯定理 一、电力线一、电力线为形象描绘静电场而引入的一组空间曲线。为形象描绘静电场而引入的一组空间曲线。 AAEBBE1.图示方法图示方法 电力线的切线方向表示场强方向电力线的切线方向表示场强方向 电力线的密度则表示场强的大小电力线的密度则表示场强的大小SE SSNEeN为通过为通过S的电力线数的电力线数第第7章静电场章静电场21 dSdEe 在电场中任一点处，通过垂直于在电场中任一点处，通过垂直于E的单位面积上的的单位面积上的电力线的数目等于该点处电力线的数目等于该点处E的量值。的量值。2.电力线形状电力线形状单个点单个点 电电 极极带异号电荷的点电极带异号电荷的点电极

13、第第7章静电场章静电场22带正电的点电荷带正电的点电荷 电偶极子电偶极子均匀带电的直线段均匀带电的直线段第第7章静电场章静电场23/S二、电通量二、电通量 SE ESeSE cosESe SEe 通过电场中任一给定截面的电力线的总数称为通过电场中任一给定截面的电力线的总数称为通过该截面的电通量或通过该截面的电通量或E通量，用符号通量，用符号e表示表示 在匀强场中在匀强场中(平面平面) 在非匀强场中在非匀强场中( (曲面曲面) )SESdEde SeSdE 第第7章静电场章静电场24电场中的任意闭合曲面电场中的任意闭合曲面S S、电场强度、电场强度E E的通量的通量规定规定：法线的正方向为指向闭

14、合曲面的外侧。：法线的正方向为指向闭合曲面的外侧。 SeSdE e的单位为的单位为: 伏特伏特米米(Vm)第第7章静电场章静电场25三、三、高斯定理高斯定理1.高斯定理的积分形式高斯定理的积分形式 在真空中的任意在真空中的任意静电场静电场中，通过任一中，通过任一闭合曲面闭合曲面S的的电通量电通量e，等于该曲面，等于该曲面所包围电荷所包围电荷的代数和除以的代数和除以 0，而与闭合而与闭合曲面外的电荷无关曲面外的电荷无关. 其数学表达式为其数学表达式为 iseqSdE01 注意：注意： E是高斯面上各点的电场；是高斯面上各点的电场； 式中的式中的E是是dS处的总电场。处的总电场。第第7章静电场章静

15、电场262.高斯定理的验高斯定理的验证证 场源为点电荷场源为点电荷q(1) q位于闭合球面位于闭合球面S的中心的中心 +EndSq SeSdE SSdrrq0204 SdSrq204022044 qrrq 点电荷的电通量与球面的半径无关。点电荷的电通量与球面的半径无关。 取相邻球面取相邻球面, e 不变不变S2S1 e1 e2 点电荷的点电荷的 线连续。线连续。E第第7章静电场章静电场27(2) q位于任意闭合曲面位于任意闭合曲面S内内+ndSES/S 若若S和和S/之间没有其他电荷之间没有其他电荷 ,点电荷点电荷q 的电场线是连续地延的电场线是连续地延伸到无限远。伸到无限远。0/SdE qS

16、 (3) q不在闭合曲面不在闭合曲面S/内内+只有与只有与 S/相切的锥体相切的锥体内的电场线才通过内的电场线才通过 S/0 /eSSdE因为有几条电场线进面内必然有同因为有几条电场线进面内必然有同样数目的电力线从面内出来。样数目的电力线从面内出来。第第7章静电场章静电场28场源电荷为点电荷系场源电荷为点电荷系(或电荷连续分布的带电体或电荷连续分布的带电体)(4) 任意点电荷系统任意点电荷系统 niiEE1SsdqiiEqjjEE jjiiEEE（S外）外）（S内）内） SSdEe SdEESjjii )( SjjSiisEsE)d(d)( ijSjSisEsEdd00 iiq 第第7章静电场

17、章静电场290SSdE 内q说明：说明：(1) e只由只由S内的内的q内内值决定，与值决定，与q内内分布无关分布无关;(2) 高斯面上各点的场强是总场强高斯面上各点的场强是总场强(S内外电荷共同内外电荷共同产生产生);(3) 库仑定律只适用于静电场，高斯定理不仅适于静库仑定律只适用于静电场，高斯定理不仅适于静电场，还适用于变化的电场。电场，还适用于变化的电场。第第7章静电场章静电场30四、高斯定理的应用四、高斯定理的应用高斯定理解题应注意高斯定理解题应注意:适用对象：适用对象： 有球、柱、平面对称的有球、柱、平面对称的某些某些电荷分布电荷分布第第7章静电场章静电场31(1) 利用高斯定理求某些

18、电通量利用高斯定理求某些电通量例：设均匀电场例：设均匀电场 和半径和半径R为的半球面的轴平行，为的半球面的轴平行， 计算通过半球面的电通量。计算通过半球面的电通量。EEROnnnn1S2S0 iq0 SdESe 021 SS 021 )(RES 21RES 第第7章静电场章静电场32(2) 当场源分布具有高度对称性时求场强分布当场源分布具有高度对称性时求场强分布步骤：步骤：1.对称性分析，确定对称性分析，确定 的大小及方向分布特征的大小及方向分布特征E2.作高斯面，计算电通量及作高斯面，计算电通量及 iq3.利用高斯定理求解利用高斯定理求解第第7章静电场章静电场33例例: 均匀带电球面的电场。

19、均匀带电球面的电场。已知已知R、 q0ER解解: 对称性分析对称性分析 E具有球对称具有球对称r作高斯面作高斯面球面球面rRERr222242rESdESdEse qqi0224 qrE 2024rqE 204Rq E021r R第第7章静电场章静电场35例例: 均匀带电球体的电场。均匀带电球体的电场。已知已知q,R解：解：rRr高斯面高斯面 24 rESdEe qqi第第7章静电场章静电场36024 qrE 场强场强204rqE 均匀带电球体电场强度分布曲线均匀带电球体电场强度分布曲线OrER204Rq第第7章静电场章静电场37例例:无限长均匀带电圆柱面的电场无限长均匀带电圆柱面的电场解解:

20、设其电荷面密度为设其电荷面密度为 分析场源的对称性分析场源的对称性取一合适的高斯面取一合适的高斯面1S 2S 3S sesdE 123ssssdEsdEsdE 2sE lrE 20 iSqSdE0 l 002rrE 等效于将全部电荷集中在轴线上的无等效于将全部电荷集中在轴线上的无限长直带电线的场限长直带电线的场 第第7章静电场章静电场38例例:无限大均匀带电平面的电场无限大均匀带电平面的电场解解:设其电荷面密度为设其电荷面密度为 分析场源的对称性分析场源的对称性E取一合适的高斯面取一合适的高斯面rES r1S 2S 3S E E 123ssses dEs dEs dEEsEs32 Es 20

21、iSqSdE0 S 02 E第第7章静电场章静电场397.3电场力的功电势电场力的功电势一、电场力的功一、电场力的功Edlabl dEql dFdA 0l dEqAbaab 0点电荷点电荷l dqbaarbr0qrFdrl dEqdA 0 cos0l dEq drld cos barrabrdrqqA2004 )11(400abrrqq l dEqAbaab 0第第7章静电场章静电场40二二.静电场的环流定理静电场的环流定理 acbadbl dEql dEq000abcd00 q 0l dEq0沿闭合路径沿闭合路径 acbda 一周电场力所作的功一周电场力所作的功 acbbdal dEql d

22、Eql dEqA000静电场中静电场中, ,电场强度沿闭合路径的线积分等于零。电场强度沿闭合路径的线积分等于零。静电场的环流定理说明静电场为静电场的环流定理说明静电场为保守场保守场 0l dE第第7章静电场章静电场41三三. .电势能电势能b点电势能点电势能bW则则ab电场力的功电场力的功 baabldEqA0baWW 0 W取取 aaaldEqAW0试验电荷试验电荷 处于处于0qa点电势能点电势能aWab保守力做功等于势能的减少保守力做功等于势能的减少 所以所以 ，静电力的功，静电力的功=静电势能增量的负值静电势能增量的负值第第7章静电场章静电场42四四. . 电势、电势差电势、电势差 aa

23、aldEqWU0电势差电势差 电场中任意两点电场中任意两点 的电势之差的电势之差(电压电压) abbaabl dEl dEUUU bal dE单位正电荷在该点单位正电荷在该点所具有的电势能所具有的电势能单位正电荷从该点到无穷远单位正电荷从该点到无穷远点点(电势零电势零)电场力所作的功电场力所作的功 a、b两点的电势差等于将单位正电荷从两点的电势差等于将单位正电荷从a点移点移到到b时，电场力所做的功。时，电场力所做的功。电势定义电势定义第第7章静电场章静电场43将电荷将电荷q从从ab电场力的功电场力的功 baldEq0baabWWA )(baUUq 0注意注意(1) 电势是相对量，电势零点的选择

24、是任意的。电势是相对量，电势零点的选择是任意的。(2) 两点间的电势差与电势零点选择无关。两点间的电势差与电势零点选择无关。第第7章静电场章静电场44五五. .电势的计算电势的计算电势计算的两种方法：电势计算的两种方法：1. 按电势定义计算按电势定义计算已知的场强分布已知的场强分布 0UaaldEU点电荷电场中的电势点电荷电场中的电势0rqa aaldEUrqdrrqr02044 U0rq 0q 0第第7章静电场章静电场452. 电势叠加原理电势叠加原理根据电场叠加原理场中任一点的根据电场叠加原理场中任一点的若场源为若场源为q1 、q2 qn的点电荷系的点电荷系场强场强电势电势nE.EEE 2

25、1 0021UPnUPl dEEEl dEU)( niinUUUU121.各点电荷单独存在时在该点电势的各点电荷单独存在时在该点电势的代数和代数和 00021UPnUPUPl dEl dEl dE第第7章静电场章静电场46点电荷系的电势点电荷系的电势 iiirqUU04 有限大小连续带电体的电势有限大小连续带电体的电势rdqdU04 QrdqU04 dVdsdldq 第第7章静电场章静电场47例例: 求电偶极子电场中任一点求电偶极子电场中任一点P的电势的电势lOq q xyr1r2r ),(yxP 21012201021444rrrrqrqrqUUUP )( 由叠加原理由叠加原理lr cos1

26、2lrr 221rrr 204rlqU cos 222yxr 22cosyxx 其中其中23220)(41yxpxU 第第7章静电场章静电场48例：例： 计算均匀带电球面电场中的电势分布。球半径计算均匀带电球面电场中的电势分布。球半径为为R、总电量为、总电量为q。Ra1a2解：根据高斯定理解：根据高斯定理求电场的分布求电场的分布r R204rqE aaldEU根据定义根据定义求电势分布求电势分布 设设r=处的处的 U00时时 radrrqU2 4r R时时rq 4r第第7章静电场章静电场49 均匀带电球面在外部空间的电势分布与全部均匀带电球面在外部空间的电势分布与全部电荷集中在球心的点电荷的电

27、势分布一样。电荷集中在球心的点电荷的电势分布一样。rR时时有人说有人说: 因因 E内内= 0 , 所以所以U内内 = 0. 对不对？对不对？ RRral dl dUEE Rrq|40 Rq 均匀带电球面的内部空间是等电势空间。均匀带电球面的内部空间是等电势空间。 RrRqRrrqU,0044 第第7章静电场章静电场50六、等势面六、等势面 1.定义定义: 电场中电势相同的各点组成的曲面电场中电势相同的各点组成的曲面画法画法：规定相邻等势面之间的电势差为常数。：规定相邻等势面之间的电势差为常数。5V15V20V等势面等势面电场线电场线电偶极子的等势面电偶极子的等势面第第7章静电场章静电场512.

28、等势面的性质等势面的性质(1) 在任何静电场中，等势面与电场线处处正交在任何静电场中，等势面与电场线处处正交Uq在在等势面上任意从等势面上任意从a移到移到b,abbaUU 0 )(baabUUqA令令q在面上有元位移在面上有元位移ld0 dlqEldEqdA cos2 (2) 电场线总是指向电场线总是指向电势降低电势降低的方向的方向cdE沿电力线移动沿电力线移动 +q0 )(dcdccdUUqWWAdcUU 第第7章静电场章静电场52+7.4 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质 第第7章静电场章静电场53第第7章静电场章静电场54v1 1、原子的电结构、原子的电结构 内层电子内层电子

29、价电子价电子一一 静电感应静电感应 静电平衡条件静电平衡条件第第7章静电场章静电场55+感应电荷感应电荷第第7章静电场章静电场56导体的静电感应过程导体的静电感应过程无外电场时无外电场时第第7章静电场章静电场57导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E外外第第7章静电场章静电场58导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E外外+第第7章静电场章静电场59导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E外外+第第7章静电场章静电场60导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E外外+第第7章静电场章静电场61导体的静电感应

30、过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E外外+第第7章静电场章静电场62导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E外外+第第7章静电场章静电场63导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E外外+第第7章静电场章静电场64导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E外外+第第7章静电场章静电场65导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E外外+第第7章静电场章静电场66导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后+E外外+第第7章静电场章静电场67导体达到静电平衡导体达到静电平衡+E+E外外E感

31、感+=内内0E外外E感感第第7章静电场章静电场68导体静电平衡的条件导体静电平衡的条件:0 内E(ii) 导体表面导体表面（i）导体内部）导体内部表面表 E2).导体在静电平衡时的性质导体在静电平衡时的性质 (1) 导体是等势体，导体表面是等势面导体是等势体，导体表面是等势面pQpQ第第7章静电场章静电场69(2) 净电荷只分布在导体的外表面净电荷只分布在导体的外表面实心导体实心导体0 SSdEs =0 静电场中的孤立带电体导体上电荷面密度的大小静电场中的孤立带电体导体上电荷面密度的大小与该处与该处表面的曲率表面的曲率有关。有关。 一般说，在导体的向外突出部位的曲率越大，面一般说，在导体的向外

32、突出部位的曲率越大，面密度密度也越大。也越大。第第7章静电场章静电场70尖端放电尖端放电： 带电的尖端电场强，使附近的空气电离，带电的尖端电场强，使附近的空气电离，因而产生放电。因而产生放电。雷击大厦雷击大厦第第7章静电场章静电场71空气中的直流高压放电图片：空气中的直流高压放电图片：第第7章静电场章静电场72云层和大地间的闪电云层和大地间的闪电闪电闪电第第7章静电场章静电场73雷击大桥雷击大桥遭雷击后的草地遭雷击后的草地第第7章静电场章静电场74俘获闪电：俘获闪电：激光束引起空气电离，使闪电改道激光束引起空气电离，使闪电改道被迫冲被迫冲向云层向云层第第7章静电场章静电场75E外电场外电场E空

33、腔导体屏蔽外电场空腔导体屏蔽外电场0E 空腔导体可以屏蔽外电场空腔导体可以屏蔽外电场, , 使空腔内物体不受外电使空腔内物体不受外电场影响场影响. .这时这时, ,整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等. .3.静电屏蔽静电屏蔽 在静电平衡的状态下在静电平衡的状态下,空腔导体可保护腔内不受空腔导体可保护腔内不受腔外电场的影响腔外电场的影响,这种现象称为静电屏蔽。这种现象称为静电屏蔽。 第第7章静电场章静电场76如：高压带电作业人员穿的导电纤维编织的工作服。如：高压带电作业人员穿的导电纤维编织的工作服。第第7章静电场章静电场77静电屏蔽静电屏蔽第第7章静电场章静

34、电场78第第7章静电场章静电场79 2 2）屏蔽腔内电场）屏蔽腔内电场腔内电荷腔内电荷q在腔内表面感应出电荷在腔内表面感应出电荷q ，同时外表面，同时外表面感应出电荷感应出电荷q 。若将导体空腔接地，则腔外空间的。若将导体空腔接地，则腔外空间的电场、电势不受腔内电场的影响。电场、电势不受腔内电场的影响。第第7章静电场章静电场80四、电介质的极化四、电介质的极化 电介质通常是指不导电的绝缘物质电介质通常是指不导电的绝缘物质.1.两类电介质分子两类电介质分子无极分子：分子正、负电荷的无极分子：分子正、负电荷的“中心中心”是重合的是重合的甲烷甲烷CH4CH+H+H+H+0 ep分子电偶极矩分子电偶极

35、矩ep有极分子：其正、负电荷的有极分子：其正、负电荷的“中心中心”不重合不重合水分子水分子H2OO-H+H+正电荷中心正电荷中心ep负电荷中心负电荷中心0 ep第第7章静电场章静电场812.2.电介质的极化电介质的极化机制机制无极分子位移极化无极分子位移极化0 E0 ep0 EEpe/ epE宏观效应宏观效应 无外场时呈电中性无外场时呈电中性有外场时出现有外场时出现极化电荷极化电荷第第7章静电场章静电场82有极分子转向极化有极分子转向极化0 E0 ep0 EEpMe Ep平平行行 E宏观效应宏观效应 无外场时呈电中性无外场时呈电中性有外场时出现有外场时出现极化电荷极化电荷第第7章静电场章静电场

36、83六、有电介质时的高斯定理六、有电介质时的高斯定理定义定义电位移矢量电位移矢量 得到得到 qSdDS0 r EEDr 0称介质的称介质的介电常数（电容率）介电常数（电容率）第第7章静电场章静电场845.5 电容电容 电容器电容器 一、孤立导体的电容一、孤立导体的电容 实验表明：不同大小和形状的导体达到同样的电实验表明：不同大小和形状的导体达到同样的电势，所带电量是不同的势，所带电量是不同的定义定义: 孤立导体的带电量与其电势之比称之为孤立导体的带电量与其电势之比称之为电容电容UqC 只与导体自身的结构只与导体自身的结构(形形 状、尺寸及电介质情况状、尺寸及电介质情况)有关。与导体的电量无关。有关。与导体的电量无关。单位：单位：法拉法拉(F)、微法拉、微法拉( F)、皮法拉、皮法拉(pF