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1、静电场中的电介质静电场中的电介质一、电介质的分类一、电介质的分类无极分子：分子正电荷“中心”与负电荷“中心”重合_无极分子例无极分子例:氢分子氢分子有极分子：分子正电荷“中心”与负电荷“中心”不重合_103_-2e+2e有极分子例有极分子例:水分子水分子电介质分子正分子正(负负)电荷中心：与分子中所有正电荷中心：与分子中所有正(负负)电荷等效的点电荷的位置。电荷等效的点电荷的位置。电介质电介质:电阻率很大、导电能力很差的绝缘物质。电阻率很大、导电能力很差的绝缘物质。例、例、带有电荷带有电荷 ，半径为，半径为 的实心导体球，同心地的实心导体球，同心地罩上一个带电罩上一个带电 ，内径为，内径为 ，
2、外径为，外径为 的导体的导体球壳。试求球壳。试求：（：（1）静电平衡时内球和球壳的电荷分）静电平衡时内球和球壳的电荷分布；（布；（2）如图所示，）如图所示，A、B、C、D处的场强和电势；处的场强和电势；（3）用导线把内球和球壳相连，此时的电荷分布及）用导线把内球和球壳相连，此时的电荷分布及A、B、C、D处的场强和电势又如何？处的场强和电势又如何？（1）据静电平衡）据静电平衡条件条件和高斯定理有：和高斯定理有：内球：电荷内球：电荷 均匀分布在球面；均匀分布在球面；球壳：内表面均匀分布球壳：内表面均匀分布 ；外表面均匀分布外表面均匀分布 。AD CB例题用导线把内球与球壳相连，则内球与球壳连成一用
3、导线把内球与球壳相连，则内球与球壳连成一导体整体。静电平衡时，电荷只分布于导体表面，故内导体整体。静电平衡时，电荷只分布于导体表面，故内球表面和球壳内表面都不带电，球表面和球壳内表面都不带电，电荷均匀分布与球电荷均匀分布与球壳外表面，导体内场强为零，整个导体是一等势体，即壳外表面，导体内场强为零，整个导体是一等势体，即AD CB讨论：若静电平衡后断开讨论：若静电平衡后断开内球与球壳之间的连接导内球与球壳之间的连接导线，将内球接地，内球上的电荷如何分布？线，将内球接地，内球上的电荷如何分布？设：设：则：则：注意：三个球面上的电荷都是均匀分布的。注意：三个球面上的电荷都是均匀分布的。O+-+qxP
4、OO+-+qxPO例例:有一块大金属平板，面积为有一块大金属平板，面积为 ,带有总电荷带有总电荷 ，今在，今在其近旁平行放置第二块大金属平板，此板原来不带电。其近旁平行放置第二块大金属平板，此板原来不带电。（1）求静电平衡时，两金属板上的电荷分布及周围空）求静电平衡时，两金属板上的电荷分布及周围空间的电场分布；（间的电场分布；（2）如果把第二块金属板接地，情况）如果把第二块金属板接地，情况又如何又如何?解解:(1)向左向左 将将方程方程、联立求解得联立求解得:向右向右 向右向右 如果把第二块金属板接地，如果把第二块金属板接地，向右向右 这块金属板右表面的电荷将会消失，即这块金属板右表面的电荷将
5、会消失，即例例:如图所示，在一接地导体球壳如图所示，在一接地导体球壳A内有带电内有带电 的同心的同心导体球导体球B，A外有一电量为外有一电量为Q的点电荷，已知点电荷与的点电荷，已知点电荷与B球心的距离为球心的距离为R，空腔，空腔A的内、外表面半径分别为的内、外表面半径分别为r1、r2，求：求：(1)空腔空腔A的内表面电量。的内表面电量。(2)空腔空腔A的外表面电量。的外表面电量。则则（1）设空腔内表面的感应）设空腔内表面的感应 电荷为电荷为 （均匀分布）（均匀分布）ABRQ（2）设空腔外表面的感应电荷为）设空腔外表面的感应电荷为 由高斯定理得：由高斯定理得：由于球壳接地，由于球壳接地，根据电势
6、定义：，根据电势定义：由电势叠加原理：由电势叠加原理：得：得：两式联立：两式联立：ABRQ电电介介质质无极分子电介质无极分子电介质有极分子电介质有极分子电介质外电场外电场外电场外电场位移极化位移极化取向极化（也有位移极化）取向极化（也有位移极化）电介质极化产生束缚电荷，从而形成附加电场电介质极化产生束缚电荷，从而形成附加电场 ，则介质内外电场则介质内外电场自由电荷自由电荷 ：能在电场中自由移动的电荷（产生外场）。：能在电场中自由移动的电荷（产生外场）。束缚电荷束缚电荷(极化电荷极化电荷)：因介质极化产生的电荷（产：因介质极化产生的电荷（产生附加电场）。既不能自由移动也不能离开电介质生附加电场）。既不能自由移动也不能离开电介质1、反映电介质的极化程度。、反映电介质的极化程度。可以证明：可以证明：