大学物理期末复习第6章 小结-1

静电场中的

导体和电介质第六章16-0教学基本要求一

掌握静电平衡的条件，掌握导体处于静电平衡时的电荷、电势、电场分布.

二了解电介质的极化机理，掌握电位移矢量和电场强度的关系.理解电介质中的高斯定理，并会用它来计算电介质中对称电场的电场强度.2

四理解电场能量密度的概念，掌握电场能量的计算.6-0教学基本要求

三掌握电容器的电容，能计算常见电容器的电容.END31、静电平衡条件（1）导体内部任何一点处的电场强度为零；（2）导体表面处电场强度的方向，都与导体表面垂直.一、静电平衡教学基本内容42、静电平衡时导体上电荷的分布++++++++++结论：导体内部无净电荷，电荷只分布在导体表面.(1)实心导体高斯面教学基本内容5结论：空腔内无电荷时，电荷分布在外表面,内表面无电荷.－＋高斯面++++++++++(2)

空腔导体空腔内无电荷时教学基本内容6

空腔内有电荷时结论:空腔内有电荷+q时，空腔内表面有感应电荷-q，外表面有感应电荷+q．+高斯面qq-q教学基本内容73、静电屏蔽

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屏蔽外电场用空腔导体屏蔽外电场

屏蔽内电场++++++++接地空腔导体屏蔽内电场教学基本内容8

例有一外半径R1=10cm，内半径R2=7cm

的金属球壳，在球壳中放一半径R3=5cm的同心金属球，若使球壳和球均带有q=10-8C的正电荷，问两球体上的电荷如何分布？球心电势为多少？教学基本内容9解作球形高斯面作球形高斯面教学基本内容10教学基本内容11教学基本内容12R1=10cm，R2=7cmR3=5cm，q=10-8CEND教学基本内容13+++++++++++-----------

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+++++电极化率END二、极化电荷与自由电荷的关系教学基本内容14有介质时的高斯定理电位移通量电位移矢量三、介质中的高斯定理教学基本内容15

例1

把一块相对电容率r=3的电介质，放在相距d=1mm的两平行带电平板之间.放入之前，两板的电势差是1000V.试求两板间电介质内的电场强度E，电极化强度P，板和电介质的电荷面密度，电介质内的电位移D.d+++++++++++-----------U教学基本内容16解d+++++++++++-----------Ur=3，d=1mm，U=1000V教学基本内容17d+++++++++++-----------Ur=3，d=1mm，U=1000V教学基本内容18

例2

图中是由半径为R1的长直圆柱导体和同轴的半径为R2的薄导体圆筒组成，其间充以相对电容率为r的电介质.设直导体和圆筒单位长度上的电荷分别为+和-.求(1)电介质中的电场强度、电位移和极化强度；(2)电介质内外表面的极化电荷面密度.教学基本内容19解(1)r教学基本内容20(2)rEND教学基本内容21

电容的大小仅与导体的形状、相对位置、其间的电介质有关，与所带电荷量无关.四、

电容器教学基本内容22电容器电容的计算（1）设两极板分别带电Q

（3）求两极板间的电势差U步骤（4）由C=Q/U求C（2）求两极板间的电场强度教学基本内容23例1

平行平板电容器++++++------教学基本内容24例2圆柱形电容器设两圆柱面单位长度上分别带电++++----解教学基本内容25例3球形电容器的电容设内外球带分别带电Q＋＋＋＋＋＋＋＋解教学基本内容26孤立导体球电容＋＋＋＋＋＋＋＋教学基本内容27设两金属线的电荷线密度为

例4两半径为R的平行长直导线，中心间距为d，且dR,求单位长度的电容.解教学基本内容28教学基本内容29电容器的并联和串联1电容器的并联2电容器的串联＋＋END教学基本内容30五、静电场的能量能量密度电场空间所存储的能量电场能量密度教学基本内容31

例1

如图所示,球形电容器的内、外半径分别为R1和R2

，所带电荷为Q．若在两球壳间充以电容率为的电介质，问此电容器贮存的电场能量为多少？Q-Q教学基本内容32解Q-Q教学基本内容33

例2圆柱形空气电容器中，空气的击穿场强是Eb=3106V·m-1，设导体圆筒的外半径R2=10-2m.在空气不被击穿的情况下，长圆柱导体的半径R1

取多大值可使电容器存储能量最多？++++++++________++++----教学基本内容34解++++++++________++++----教学基本内容35单位长度的电场能量+++++