,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十章,第十章,静电场中的导体和电介质,第十章静电场中的导体和电介质,1,导体的特征：有大量能够自由移动的电子,静电场中的导体,一 静电感应 静电平衡条件,导体的特征：有大量能够自由移动的电子静电场中的导体一 静电,2,+,+,+,+,+,+,+,+,+,感应电荷,+感应电荷,3,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,4,+,+,+,+,+,+,+,+,导体内电场强度,外电场强度,感应电荷电场强度,+导体内电场强度外电场强度感应电荷电场强度,5,+,+,+,+,+,+,导体是等势体,静电平衡条件,（1）导体内部任何一点处的电场强度为零；,（2）导体表面处的电场强度的方向,都与导体表面垂直.,导体表面是等势面,导体内部电势相等,+导体是等势体静电平衡条件（1）导体内部任何一点,6,二 静电平衡时导体上电荷的分布,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,结论,导体内部无电荷,1,实心导体,二 静电平衡时导体上电荷的分布+结论 导,7,所以内表面,不,带电,+,+,-,-,结论,电荷分布在外表面上（内表面无电荷）,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,导体是等势体,2,有空腔导体,空腔内无电荷,所以内表面不带电+-结论 电荷分布在外表面上（内表面,8,空腔内有电荷,结论,当空腔内有电荷 时,内表面因静电感应出现等值异号的电荷,，,外表面有感应电荷 （电荷守恒）,空腔内有电荷 结论 当空腔内有电荷,9,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,为表面电荷面密度,作钱币形高斯面,S,3,导体表面电场强度与电荷面密度的关系,表面电场强度的大小与该表面电荷面密度成正比,+为表面电荷面密度 作钱币形,10,+,+,+,+,+,+,+,+,+,注意,导体表面电荷分布与导体形状以及周围环境有关.,4,导体表面电荷分布,+注意 导体表面电荷分布与导体形状以及周围环,11,带电导体尖端附近电场最强,带电导体尖端附近的电场特别大，可使尖端附近的空气发生电离而成为导体产生放电现象，即,尖端放电,.,尖端放电会损耗电能,还会干扰精密测量和对通讯产生,危害,.然而尖端放电也有很广泛的,应用,.,尖端放电现象,尖端放电现象的,利,与,弊,带电导体尖端附近电场最强 带电导体尖端附近的电,12,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,尖端放电现象的利用,+尖端放电现,13,三 静电屏蔽,1,屏蔽外电场,外电场,空腔导体可以屏蔽外电场,使空腔内物体不受外电场影响.这时,整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等.,空腔导体屏蔽外电场,三 静电屏蔽 1屏蔽外电场外电场 空腔导体可以屏蔽,14,接地空腔导体,将使外部空间不受,空腔内的电场影响.,问：,空间各部,分的电场强度如何,分布,？,接地导体电势为零,2,屏蔽腔内电场,+,+,+,+,+,+,+,+,接地空腔导体 问：空间各部,15,电介质,(1)有极分子电介质,(2)无极分子电介质,通常条件下导电性能很差的物质，即绝缘体,静电场中的电介质,电介质(1)有极分子电介质(2)无极分子电介质通常条件下,16,一 电介质的极化,有极分子电介质的电偶极子在外电场的作用下发生转动，使电偶极子沿着外电场的方向排列。,(2)位移极化：,无极分子电介质在外电场的作用下分子的等效正负电荷的中心拉开了一定距离，从而使原本无电偶极矩的分子产生了电偶极矩。,(1)取向极化：,电介质的表面在外电场的作用下出现束缚电荷的现象。,一 电介质的极化 有极分子电介质的电偶极子在外,17,取向极化,位移极化,取向极化位移极化,18,1.电容的定义,描述电容器容纳电荷本领大小的物理量，其大小由,电容器,自身决定，取决于,两导体的形状,、,相对位置,及两导体间的,电介质,这三个因素。,两块彼此绝缘、相互靠近的导体组成,电容 电容器,二 电介质对电容的影响 相对电容率,1.电容的定义描述电容器容纳电荷本领大小的物理量，其大小由,19,+,-,2.电介质对电容的影响 相对电容率,相对,电容率,电容率,+,-,+-2.,20,平板电容器,+,-,-,-,-,-,-,（2）,两带电平板间的电场强度,（1）,设,两导体板分别带电,（3）,两带电平板间的电势差,（4）,平板电容器电容,平板电容器+-（2）两带电平板间的电场强度（,21,A,B,+,-,-,-,-,-,-,（2）,两带电平板间的电场强度,（1）,设,两导体板分别带电,（3）,两带电平板间的电势差,（4）,平板电容器电容,例1,平板电容器.,如图所示，平板电容器由两个彼此靠得很近的平行极板A、B 所组成，两极板的面积均为,S,，两极板间距为,d,.极板间充满相对电容率为 的电介质.求此平板电容器的电容.,AB+-（2）两带电平板间的电场强度（1）设,22,例2 圆柱形电容器.,如图所示，圆柱形电容器是由,半径分别为 和 的两同轴圆柱面,A 和 B 所构成，且圆柱体的长度,l,比半径 大的多.两圆柱面之间充以相对电容率为 的电介质.求此圆柱形电容器的电容.,（2）,（1）,设,两导体圆,柱,面单位长度上,分别带电,解：,（3）,+,-,例2 圆柱形电容器.如图所示，圆,23,平行板电容器电容,（4）,电容,讨论,：当 时,+,-,平行板电容器电容（4）电容讨论：当,24,*,例 3球形电容器.,球形电容器是由半径分别为 和 的两同心金属球壳所组成，两球壳间,充以相对电容率为 的电介质.,外球带负电（）,解,设内球带正电（）,*例 3球形电容器.球形电容器是由半径分,25,*,（,孤立导体球电容）,*（孤立导体球电容）,26,(1)平行板电容器,(2)球形电容器,(3)柱形电容器,Example,(1)平行板电容器(2)球形电容器(3)柱形电容器,27,2.5,厘米,高压电容器(,20kV 5,21,F,),(提高功率因数),聚丙烯电容器,(,单相电机起动和连续运转),陶瓷电容器,(20000V1000pF),涤纶电容,(250V0.47,F),电解电容器,(160V470,F),12,厘米,2.5,厘米,70,厘米,2.5高压电容器(20kV 521F)聚丙烯电容器陶瓷电,28,3.电介质的高斯定理 电位移矢量,无电介质时,加入电介质,r,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,介电常数,令：,通过高斯面的电位移通量等于高斯面所包围的自由电荷的代数和，与极化电荷及高斯面外电荷无关。,3.电介质的高斯定理 电位移矢量 无电介质时 加入电介,