动化好静电场中的导体和电介质

第二章静电场中的导体和电介质ConductorandDielectricintheElectrostaticField动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第1页!§2-1静电场中的导体§3-2静电场中的电介质§3-3有电介质时的高斯定理§3-4电容器及其电容§3-5电容器的静电能有电介质时静电场的能量动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第2页!§2-1静电场中的导体ConductorintheElectrostaticField(P43~62)动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第3页!(b)E=0(c)FE0(a)-e1.2导体的静电平衡过程动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第4页!动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第5页!电荷：1）导体内部无处处无未抵消的净电荷存在，电荷只分布在导体表面。3）对孤立导体，导体表面曲率越大的地方，电荷密度越大，电场强度也越大，反之越小。动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第6页!证明：2）

SenE

动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第7页!动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第8页!避雷针动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第9页!3.静电场中的导体壳3.1壳内空间无电荷的情况1）壳内空间的电场强度为零，不管外界的电场怎样。2）电荷只分布在外表面上，内表面处处无电荷。实心导体与空心导体等效动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第10页!3.2壳内空间有电荷的情况导体壳内表面所带电荷与壳内带电体所带电荷的代数和为零。动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第11页!外屏蔽：动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第12页!防静电屏蔽袋

动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第13页!高压电防护服高压作业动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第14页!解:（1）动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第15页!（3）动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第16页!解：电荷守恒导体板内E=02341q1q2BA

动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第17页!§2-2静电场中的电介质DielectricintheElectrostaticField(P84~100)动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第18页!-qqlE－E＋POr（1）延长线上的场强:1.2电偶极子激发的电场动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第19页!1.2电偶极子的电势动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第20页!动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第21页!F-F+E+q-ql1.4电偶极子在静电场中的电势能动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第22页!±±±±±±±±±±±±±±±

+

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+E0E0+++

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+E02.2电介质的极化过程无极分子的位移极化有极分子的转向极化动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第23页!动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第24页!3.电极化强度描述电介质的极化程度的物理量。（Cm-2）对无极分子电介质，各分子电偶极矩都相同，则电极化强度为矢量。动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第25页!动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第26页!动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第27页!解：（1）（2）动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第28页!1.电位移矢量有介质时的高斯定律

动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第29页!线性且各向同性的电介质：一般情况：动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第30页!3.电介质的边界条件D1D2en12S动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第31页!4．用高斯定律计算有电介质时的电场强度动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第32页!解：（1）动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第33页!（3）动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第34页!作业：3.2.3，3.4.1，3.5.1动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第35页!1.孤立导体的电容单位:C决定于导体的形状、大小及周围的电介质，与导体带电荷无关。

动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第36页!2.2电容器的电容动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第37页!各种电容器动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第38页!计算要点：3.电容器电容的计算2）计算极板间的电势差：1）设电容器带电Q，求极板间场强分布：3）由电容器电容定义计算电容：动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第39页!3.2球形电容器的电容R2R1OQ-Q

动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第40页!例2-5

一平行板电容器，中间有两层厚度分别为d1和d2的电介质，它们的相对介电常数分别为r1和r2，极板面积为S，求该电容器的电容。

d1d2xO

r2r1Q-Q动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第41页!电容器的串联电容器的并联4.电容器的串联和并联4.1电容器的串联4.2电容器的并联动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第42页!§3-5电容器的静电能EnergyStoredinCapacitors有电介质时的静电场能量EnergyofElectrostaticFieldinthePresenceofDielectric(P75、P110～112)动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第43页!2.有电介质时的静电场能量+++++++++---------BA

动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第44页!dR1R2动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第45页!

（2）

另解：动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第46页!1．导体的静电平衡1.1导体动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第47页!动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第48页!1.3导体静电平衡时的性质动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第49页!导体内部无净电荷动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第50页!导体表面电荷面密度与曲率的关系动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第51页!动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第52页!2．导体静电平衡时的受力

SE0E动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第53页!动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第54页!3.3静电屏蔽内屏蔽：动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第55页!动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第56页!屏蔽线动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第57页!动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第58页!（2）动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第59页!例2-2

两块大导体平板，面积为S，分别带电q1和q2，两板间距远小于板的线度。求平板各表面的电荷密度。2341q1q2BA

动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第60页!作业：2.1.3，2.2.1，2.2.4动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第61页!1.电偶极子1.1电偶极子及电偶极矩一对等值异号的点电荷构成的电荷系：电偶极子：-qqlrP(r>>l)电偶极矩：动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第62页!－qrPEE＋E－qlO（2）中垂线上的场强：动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第63页!由电势分布推导电场分布：（1）延长线上:（2）中垂线上：-qqlrPEeer动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第64页!F-F+E+q-ql1.3电偶极子在静电场所受的力矩动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第65页!H+H+H+H+C-4无极分子：CH4有极分子：H2OH+H+O--2.1电介质分子中的正负电荷束缚很紧，介质内部几乎没有自由电荷。2.电介质的极化电介质

动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第66页!动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第67页!在外电场的作用下，介质表面产生电荷的现象称为电介质的极化。电介质的极化的结果：电介质的极化：动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第68页!4.极化电荷与极化强度的关系4.1极化体电荷与极化强度的关系只有跨过闭合面边界的分子对闭合面内极化电荷代数和有贡献闭合面内极化电荷代数和等于因极化而穿过闭合面边界的电荷代数和（“穿出”的贡献为正，“穿入”的贡献为负）的负值。动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第69页!4.2极化面电荷与极化强度的关系

P1P2en12S电介质的表面：Pen动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第70页!例2-3半径为R的介质球被均匀极化，极化强度为P。求：（1）电介质求表面极化电荷的分布；（2）极化电荷在球心处所激发的场强。动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第71页!§2-3有电介质时的高斯定理GauseTheoreminthePresenceofDielectric(P100~110)动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第72页!1.1电位移矢量

在任何静电场中，通过任意闭合曲面的电位移通量等于该曲面所包围的自由电荷的代数和。1.2介质中的高斯定理动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第73页!动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第74页!E1E2en12albcd动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第75页!Rrdr

动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第76页!（2）动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第77页!rrrRRRR+dR+dR+dDEVOOO(a)(b)(c)D、E、V～r关系曲线动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第78页!§2-4电容器及其电容ElectricCapacitorandElectricCapacitance(P62~67)动化好静电场中的导体和电介质共90页，您现在浏览的是第79页!2.电容器的电容空腔导体B与其腔内的导体A组成的导体系，叫做电容器，A、B为电容器的两极板，导体A、B相对