电场和磁场与物质的相互作用wd解读课件

1、电场和磁场与物质的相互作用wd解读电场和磁场与物质的相互作用wd解读导体的静电感应过程加上外电场后E外2导体的静电感应过程加上外电场后E外4导体的静电感应过程加上外电场后E外+3导体的静电感应过程加上外电场后E外+5导体的静电感应过程加上外电场后E外+4导体的静电感应过程加上外电场后E外+6导体的静电感应过程加上外电场后E外+5导体的静电感应过程加上外电场后E外+7导体的静电感应过程加上外电场后E外+6导体的静电感应过程加上外电场后E外+8导体的静电感应过程加上外电场后E外+7导体的静电感应过程加上外电场后E外+9导体的静电感应过程加上外电场后E外+8导体的静电感应过程加上外电场后E外+10导

2、体的静电感应过程加上外电场后E外+9导体的静电感应过程加上外电场后E外+11导体的静电感应过程加上外电场后E外+10导体的静电感应过程加上外电场后E外+12导体的静电感应过程加上外电场后E外+11导体的静电感应过程加上外电场后E外+13导体的静电感应过程+加上外电场后E外+12导体的静电感应过程+加上外电场后E外+14导体的静电感应过程+加上外电场后E外+13导体的静电感应过程+加上外电场后E外+15+导体达到静平衡E外E感感应电荷感应电荷14+导体达到静平衡E外E感感应电荷感应电荷1导体内部任意点的场强为零。导体表面附近的场强方向处处与表面垂直。等势体等势面导体内导体表面 处于静电平衡状态的

3、导体，导体内部电场强度处处为零，整个导体是个等势体。静电平衡条件15导体内部任意点的场强为零。导体表面附近的场强方向处处与表处于静电平衡状态的导体的性质：1、导体是等势体，导体表面是等势面。2、导体内部处处没有未被抵消的净电荷，净电荷只分布在导体的表面上。3、导体以外，靠近导体表面附近处的场强大小与导体表面在该处的面电荷密度 的关系为详细说明如下16处于静电平衡状态的导体的性质：1、导体是等势体，导体表面是等金属球放入前电场为一均匀场1、导体表面附近的场强方向处处与表面垂直。17金属球放入前电场为一均匀场1、导体表面附近的场强方向处处与表金属球放入后电力线发生弯曲 电场为一非均匀场+18金属球

4、放入后电力线发生弯曲+202、导体内没有净电荷，未被抵消的净电荷只能分布在导体表面上。+192、导体内没有净电荷，未被抵消的净电荷只能分布在导体表面上。静电场中的孤立导体上电荷面密度的大小与该处表面的曲率有关:3、导体表面上的电荷分布曲率较大，表面尖而凸出部分，电荷面密度较大曲率较小，表面比较平坦部分，电荷面密度较小曲率为负，表面凹进去的部分，电荷面密度最小20静电场中的孤立导体上电荷面密度的大小与该处表面的曲率有关:3导线证明:即用导线连接两导体球则21导线证明:即用导线连接两导体球则234、导体外部近表面处场强方向与该处导体表面垂直，大小与该处导体表面电荷面密度e成正比。表面附近作圆柱形高

5、斯面尖端放电 尖端场强特别强，足以使周围空气分子电离而使空气被击穿，导致“尖端放电”。形成“电风”224、导体外部近表面处场强方向与该处导体表面垂直，大小与该处导二、静电屏蔽1、空腔内无带电体的情况腔体内表面不带电量，腔体外表面所带的电量为带电体所带总电量。导体上电荷面密度的大小与该处表面的曲率有关。23二、静电屏蔽1、空腔内无带电体的情况腔体内表面不带电量，25 腔体内表面所带的电量和腔内带电体所带的电量等量异号，腔体外表面所带的电量由电荷守恒定律决定。未引入q1时放入q1后2、空腔内有带电体+24 腔体内表面所带的电量和腔内带电体所带的电量等量异3、静电屏蔽 接地封闭导体壳（或金属丝网）外

6、部的场不受壳内电荷的影响。 封闭导体壳（不论接地与否）内部的电场不受外电场的影响；+253、静电屏蔽 接地封闭导体壳（或金属丝网）外部的场 有极分子：分子正负电荷中心不重合。无极分子：分子正负电荷中心重合；电介质CH+H+H+H+正负电荷中心重合甲烷分子+正电荷中心负电荷中心H+HO水分子分子电偶极矩一、电介质的极化4.3.2 静电场中的电介质26 有极分子：分子正负电荷中心不重合。无极分子：分子正负电 1. 无极分子的位移极化无外电场时加上外电场后+极化电荷极化电荷27 1. 无极分子的位移极化无外电场时加上外电场后+2. 有极分子的转向极化+无外电场时电矩取向不同两端面出现极化电荷层转向外

7、电场加上外场282. 有极分子的转向极化+无限大均匀电介质中 充满电场空间的各向同性均匀电介质内部的场强大小等于真空中场强的 倍，方向与真空中场强方向一致。介质中的场极化电荷的场自由电荷的场二、电介质中的电场29无限大均匀 充满电场空间的各向同性均匀电介质内部的场强大小等三、有电介质时的高斯定理自由电荷极化电荷定义：电位移矢量真空中介质中自由电荷30三、有电介质时的高斯定理自由电荷极化电荷定义：电位移矢量真空介质中的高斯定理自由电荷 通过任意闭合曲面的电位移通量，等于该闭合曲面所包围的自由电荷的代数和。电位移线大小:方向:切线线线31介质中的高斯定理自由电荷 通过任意闭合曲面的电例1. 已知:

8、导体板介质求：介质内的32例1. 已知:导体板介质求：介质内的34电容器导体组合，使之不受周围导体的影响电容器电容：电容器任一极板所带电量的绝对值q 与两极板间相应的电压uA-uB的比值。1、电容器及电容4.3.3、 电容器、电场能量33电容器导体组合，使之不受周围导体的影响电容器电容：电容器电容器电容的计算平行板电容器已知：S、d、0设A、B分别带电+q、-qA、B间场强分布电势差由定义讨论与有关；插入介质34电容器电容的计算平行板电容器已知：S、d、0设A、B分别带球形电容器已知设+q、-q场强分布电势差由定义讨论孤立导体的电容35球形电容器已知设+q、-q场强分布电势差由定义讨论孤立导圆

9、柱形电容器已知：设场强分布电势差由定义36圆柱形电容器已知：设场强分布电势差由定义38将真空电容器充满某种电介质电介质的电容率（介电常数）平行板电容器电介质的相对电容率（相对介电常数）同心球型电容器同轴圆柱型电容器37将真空电容器充满某种电介质电介质的电容率（介电常数）平行板电电容器的串联电容器的串并联38电容器的串联电容器的串并联40例1. 已知:导体板介质求:各介质内的解:设两介质中的 分别为由高斯定理由得39例1. 已知:导体板介质求:各介质内的解:设两介质中的 分场强分布电势差电容例2. 平行板电容器。 已知d1、r1、d2、 r2、S 求:电容C解: 设两板带电40场强分布电势差电容

10、例2. 平行板电容器。解: 设两板带电例3 .已知:导体球介质求:1.球外任一点的2. 导体球的电势解: 过P点作高斯面得电势41例3 .已知:导体球介质求:1.球外任一点的2. 导体球的电开关倒向a,电容器充电。开关倒向b,电容器放电。灯泡发光电容器释放能量电源提供 计算电容器带有电量Q，相应电势差为U时所具有的能量。2、电容器的储能42开关倒向a,电容器充电。开关倒向b,电容器放电。灯泡发光电任一时刻终了时刻外力做功电容器的电能43任终外力做功电容器的电能45电场能量体密度描述电场中能量分布状况三、静电场的能量电场存在的空间体积44电场能量体密度描述电场中能量分布状况三、静电场的能量电场推

11、广：对任一电场，电场强度非均匀45推广：对任一电场，电场强度非均匀47例： 计算球形电容器的能量 已知RA、RB、q解：场强分布取体积元能量46例： 计算球形电容器的能量解：场强分布取体积元能量48课堂讨论比较均匀带电球面和均匀带电球体所储存的能量。47课堂讨论比较均匀带电球面和均匀带电球体所储存的能量。491、 磁介质的分类4.3.4 磁介质磁介质能与磁场产生相互作用的物质磁化磁介质在磁场作用下所发生的变化（1）顺磁质（3）铁磁质（2）抗磁质（4）超导体根据 的大小和方向可将磁介质分为四大类 附加磁场磁导率描述不同磁介质磁化后对外原磁场的影响481、 磁介质的分类4.3.4 磁介质磁介质能与

12、磁场产 利用安培环路定理求.2、介质中磁场的基本规律已知：真空中长直螺线管，I、n(单位长度导线匝数)若在长直螺线管内充满某种均匀磁介质49 利用安培环路定理求.2、介定义磁场强度 在稳恒磁场中，磁场强度矢量沿任一闭合路径的线积分（即环流）等于包围在环路内各传导电流的代数和，而与磁化电流无关。单位：安培/米(A/m)同样，无限大均匀磁介质中磁介质中的安培环路定理50定义磁场强度 在稳恒磁场中，磁场强度矢量沿任一例1 一环形螺线管，管内充满磁导率为，相对磁导率为r的顺磁质。环的横截面半径远小于环的半径。单位长度上的导线匝数为n。 求：环内的磁场强度和磁感应强度解：51例1 一环形螺线管，管内充满

13、磁导率为，相对磁导率为例2 一无限长载流圆柱体，通有电流I ，设电流 I 均匀分布在整个横截面上。柱体的磁导率为，柱外为真空。求：柱内外各区域的磁场强度和磁感应强度。解：IR52例2 一无限长载流圆柱体，通有电流I ，设电流 I 均匀分在分界面上H 连续, B 不连续IR53在分界面上H 连续, B 不连续IR553. 有剩磁、磁饱和及磁滞现象。铁磁质的特性2. 有很大的磁导率。放入线圈中时可以使磁场增强102 104倍。4.温度超过居里点时，铁磁质转变为顺磁质。3、 铁磁质磁导率不是一个常量， 它的值不仅决定于原线圈中的电流，还决定于铁磁质样品磁化的历史; B 和H 不是线性关系。543. 有剩磁、磁饱和及磁滞现象。铁磁质的特性2. 有很大的磁初始磁化曲线.矫顽力饱和磁感应强度磁滞回线剩 磁磁滞回线55初始磁.矫顽力饱和磁感应强度磁滞回线剩 磁磁滞铁磁质的分类及其应用软磁材料可作变压器纯铁，硅钢、坡莫合金(Fe，Ni)，铁氧体等。r大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。饱和磁感应强度大，矫顽力(Hc)小，磁滞回线的面积窄而长，损耗小（HdB面积小）。还用于继电器、电机、以及各种高频电磁元件的磁芯、磁棒。(1)软磁材料56铁磁