《静电场中导体电介质PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《静电场中导体电介质PPT课件.ppt（89页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容关于静电场中的导体电介质第一张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/32一、一、导导体体的的静静电电平平衡衡无外电场时无外电场时10.1 静电场中的导体静电场中的导体第二张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/33导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E外外第三张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/34
2、导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E外外+第四张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/35导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E外外+第五张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/36导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E外外+第六张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/37导体的静电感应过程导体的静电感应过程
3、加上外电场后加上外电场后E外外+第七张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/38导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E外外+第八张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/39导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E外外+第九张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/310导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E外外+第
4、十张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/311导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E外外+第十一张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/312导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E外外+第十二张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/313导体的静电感应过程导体的静电感应过程+加上外电场后加上外电场后E外外+第十三张，PPT共八十九页
5、，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/314导体的静电感应过程导体的静电感应过程+加上外电场后加上外电场后E外外+第十四张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/315+导体达到静电平衡：无电荷移动导体达到静电平衡：无电荷移动E外外E感感感应电荷感应电荷第十五张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/316金属球放入前电场为一均匀场金属球放入前电场为一均匀场导体表面附近的场强方向处处与表面垂直。导体表面
6、附近的场强方向处处与表面垂直。第十六张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/317金属球放入后电力线发生弯曲金属球放入后电力线发生弯曲 电场为一非均匀场电场为一非均匀场+当导体放入静电场时当导体放入静电场时,将产生感应电荷将产生感应电荷,这种电荷与电场相互影响这种电荷与电场相互影响,相相互制约互制约,当满足一定条件时当满足一定条件时,导体内部和表面上都没有电荷作定向运动导体内部和表面上都没有电荷作定向运动.导体达静电平衡状态导体达静电平衡状态第十七张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返
7、回返回下一内容下一内容2023/1/318导体内部任意点的场强为零。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导体表面附近的场强方向处处与表面垂直。垂直。静电平衡条件静电平衡条件静电平衡：导体内部和表面都没有电荷定向移动的状态第十八张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/319处于静电平衡状态的导体的性质：处于静电平衡状态的导体的性质：1 1、导体是、导体是等势体等势体，导体表面是，导体表面是等势面等势面。2 2、导体内部处处没有未被抵消的、导体内部处处没有未被抵消的净电荷净电荷，净电荷只分布，净电荷只分布
8、在导体的表面上。在导体的表面上。4 4、导体以外，靠近导体表面附近处的场强大小与导、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体表面在该处的面电荷密度 的关系为的关系为详细说明如下详细说明如下3、导体表面上的面电荷密度分布情况，与导体表面曲率、导体表面上的面电荷密度分布情况，与导体表面曲率有关，还与周围其他带电体有关。有关，还与周围其他带电体有关。第十九张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/320等势体等势体等势面等势面导体内导体内导体表面导体表面 、处于静电平衡状态的导体，导体内部电场处于静电平
9、衡状态的导体，导体内部电场强度处处为零，整个导体是个等势体。强度处处为零，整个导体是个等势体。导体表面是导体表面是等势面等势面第二十张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/3212、导体内没有净电荷，未被抵消的净电荷只能分、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。布在导体表面上。+第二十一张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/322 导体表面上的电荷分布情况，不仅与导体表面形状有导体表面上的电荷分布情况，不仅与导体表面形状有关，还和它
10、周围存在的其他带电体有关。关，还和它周围存在的其他带电体有关。实验表明实验表明：静电场中的孤立带电体：静电场中的孤立带电体导体上电荷面密度的大小与该处导体上电荷面密度的大小与该处表面的曲率表面的曲率有关。有关。曲率较大，表面曲率较大，表面尖而凸出部分尖而凸出部分，电荷面密度较大，电荷面密度较大曲率较小，表面曲率较小，表面比较平坦部分比较平坦部分，电荷面密度较小，电荷面密度较小曲率为负，表面曲率为负，表面凹进去的部分凹进去的部分，电荷面密度最小，电荷面密度最小3、导体表面上的电荷分布、导体表面上的电荷分布第二十二张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下
11、一内容下一内容2023/1/323导线导线证明证明:即即用导线连接两导体球用导线连接两导体球则则导体表面曲率较大处导体表面曲率较大处,电荷密度也较大电荷密度也较大.第二十三张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/324表面附近作圆柱形高斯面表面附近作圆柱形高斯面4、导体外部近表面处场强方向与该处导体表面垂直，、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大小与该处导体表面电荷面密度 e成正比。成正比。尖端放电尖端放电 尖端场强特别强，足以使周围空气分子电离而使空气尖端场强特别强，足以使周围空气分
12、子电离而使空气被击穿，导致被击穿，导致“尖端放电尖端放电”。形成形成“电风电风”第二十四张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/325二、导体壳和静电屏蔽二、导体壳和静电屏蔽1 1、空腔内无带电体的情况、空腔内无带电体的情况腔体腔体内内表面不带电量，表面不带电量，腔体腔体外外表面所带的电量为带电体所带总电量。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导体上电荷面密度的大小与该处表面的曲率表面的曲率有关。有关。第二十五张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内
13、容下一内容2023/1/326 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。腔体外表面所带的电量由电荷守恒定律决定。未引入未引入q1时时放入放入q1后后2、空腔内有带电体、空腔内有带电体+第二十六张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/327带电导体尖端附近电场最强带电导体尖端附近电场最强 带电导体尖端附近的电场特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，电离
14、而成为导体产生放电现象，即即尖端放电尖端放电.尖端放电会损耗电能尖端放电会损耗电能,还会干扰精密测量和对通讯还会干扰精密测量和对通讯产生产生危害危害.然而尖端放电也有很广泛的然而尖端放电也有很广泛的应用应用.3 尖端放电现象尖端放电现象尖端放电现象的尖端放电现象的利利与与弊弊第二十七张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/3284、静电屏蔽、静电屏蔽 空腔导体空腔导体接地接地后，其空腔导体内、外部的电场均互后，其空腔导体内、外部的电场均互不受影响（全屏蔽）。不受影响（全屏蔽）。空腔导体空腔导体(不论接地与否不论接地与否)，
15、其空腔导体内部的电场不受，其空腔导体内部的电场不受外电场的影响（外屏蔽）；外电场的影响（外屏蔽）；+外屏蔽外屏蔽全屏蔽全屏蔽第二十八张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/3291 1、导体内部任意点的场强为零，导体是等势体，导体表、导体内部任意点的场强为零，导体是等势体，导体表面是等势面。面是等势面。2 2、导体内部处处没有未被抵消的净电荷，净电荷只、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。分布在导体的表面上。4 4、导体表面附近的场强方向处处与表面垂直，大小、导体表面附近的场强方向处处与表面垂直
16、，大小与表面在该处的面电荷密度与表面在该处的面电荷密度 的关系为的关系为3 3、导体表面上的面电荷密度分布情况与导体表面曲率、导体表面上的面电荷密度分布情况与导体表面曲率有关成正比有关成正比 。处于静电平衡状态的导体的性质：处于静电平衡状态的导体的性质：上节回顾上节回顾第二十九张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/330电荷守恒定律电荷守恒定律静电平衡条件静电平衡条件三、有导体存在时场强和电势的计算三、有导体存在时场强和电势的计算第三十张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一
17、内容下一内容2023/1/331例例1：如图所示，长为如图所示，长为2l的均匀带电直线，电荷线密度的均匀带电直线，电荷线密度为为,旁有一导体球旁有一导体球,球心在带电直线的延长线上，距直球心在带电直线的延长线上，距直线近端为线近端为d，d大于导体球的半径大于导体球的半径R，（，（1）用电势叠）用电势叠加原理求导体球的电势；（加原理求导体球的电势；（2）把导体球接地后再断）把导体球接地后再断开，求导体球上的感应电量开，求导体球上的感应电量.dR第三十一张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/332解解:1）考虑导体球上感应电
18、荷分布满足电荷守恒定律及）考虑导体球上感应电荷分布满足电荷守恒定律及分布在表面距离球心等距的关系，感应电荷在球心处的分布在表面距离球心等距的关系，感应电荷在球心处的电势应等于电势应等于0，由此可以求得球心处的电势等于带电直，由此可以求得球心处的电势等于带电直线在该处产生的电势：线在该处产生的电势：第三十二张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/333（2 2）接地后，）接地后，导导体球的体球的电势为电势为零。即感零。即感应电应电荷与荷与带电带电直直线线在球心在球心处电势处电势的迭加的迭加为为零。故感零。故感应电应电荷在球心
19、荷在球心处处的的电电势为势为：由于感由于感应电应电荷都分布在荷都分布在导导体球表面，由体球表面，由电势电势迭加原理，迭加原理，有有第三十三张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/334例例2.已知：导体板已知：导体板A，面积为，面积为S、带电量、带电量Q，在其旁边，在其旁边 放入导体板放入导体板B。求：求：(1)A、B上的电荷分布及空间的电场分布上的电荷分布及空间的电场分布(2)将将B B板接地，求电荷分布板接地，求电荷分布a点点b点点A板板B板板第三十四张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回
20、主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/335解方程得解方程得:电荷分布电荷分布场强分布场强分布两板之间两板之间板左侧板左侧板右侧板右侧第三十五张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/336 (2)将将B板接地，求电荷及场强分布板接地，求电荷及场强分布板板接地时接地时电荷分布电荷分布a点点b点点第三十六张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/337 场场强强分分布布电荷分布电荷分布两板之间两板之间两板之外两板之外第三十七张，PPT共八十九页，创作于
21、2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/338例例3.已知已知R1 R2 R3 q Q求求 电荷及场强分布；球心的电势电荷及场强分布；球心的电势 如用导线连接如用导线连接A、B，再作计算，再作计算解解:由高斯定理得由高斯定理得电荷分布电荷分布场场强强分分布布第三十八张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/339球心的电势球心的电势 场场强强分分布布第三十九张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/340球壳外表
22、面带电球壳外表面带电用导线连接用导线连接A、B，再作计算，再作计算连接连接A、B，中和中和第四十张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/341练习练习 已知已知:两金属板带电分别为两金属板带电分别为q1、q2 求：求：1、2、3、4第四十一张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/342问题：问题：1、在两板间插入一中性金属平板，求板面的电荷密度。、在两板间插入一中性金属平板，求板面的电荷密度。2、如果第三板接地，又如何？、如果第三板接地，又如何？3、剪
23、掉第三板接地线，再令第一板接地，又如何？、剪掉第三板接地线，再令第一板接地，又如何？第四十二张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/343 有极分子：分子正负电荷中心不重合。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；无极分子：分子正负电荷中心重合；电电介介质质CH+H+H+H+正负电荷正负电荷中心重合中心重合甲烷分子甲烷分子+正电荷中心正电荷中心负电荷负电荷中心中心H+HO水分子水分子分子电偶极矩分子电偶极矩一、电介质的极化一、电介质的极化10.2 10.2 静电场中的电介质静电场中的电介质第四十三
24、张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/344 1.无极分子的无极分子的位移极化位移极化无外电场时无外电场时加上外电场后加上外电场后+极化电荷极化电荷第四十四张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/3452.有极分子的转向极化有极分子的转向极化+无外电场时无外电场时 电矩取向不同电矩取向不同两端面出现两端面出现极化电荷层极化电荷层转向转向外电场外电场加上外场加上外场第四十五张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返
25、回下一内容下一内容2023/1/346电极化强度电极化强度(矢量矢量)定义：定义：单位体积内分子电偶极矩的单位体积内分子电偶极矩的矢量和矢量和描述了电介质极化强弱，反映了电介质内分子电偶极矩描述了电介质极化强弱，反映了电介质内分子电偶极矩排列的有序或无序程度。排列的有序或无序程度。二、极化强度矢量二、极化强度矢量第四十六张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/347三、极化强度矢量和极化电荷面密度的关系三、极化强度矢量和极化电荷面密度的关系(1)均匀介质极化时，其表面上某点的均匀介质极化时，其表面上某点的极化电荷面密度极化
26、电荷面密度，等于该处电极化强度在外法线上的分量。等于该处电极化强度在外法线上的分量。(2)在电场中，穿过任意闭合曲面的在电场中，穿过任意闭合曲面的极化强度通量极化强度通量等于该闭等于该闭合曲面内极化电荷总量的负值。合曲面内极化电荷总量的负值。证明证明P42-43第四十七张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/348无限大均匀无限大均匀电介质中电介质中 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真空中场强的 倍，方向与真空中场强方向一致。倍，方向与真空中场
27、强方向一致。介质中的场强介质中的场强介质中的场强介质中的场强极化电荷的场强极化电荷的场强极化电荷的场强极化电荷的场强自由电荷的场强自由电荷的场强自由电荷的场强自由电荷的场强2、电介质中的电场、电介质中的电场第四十八张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/349所以：所以：具体证明如下：具体证明如下：第四十九张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/350有电介质时的高斯定理有电介质时的高斯定理有电介质时的高斯定理有电介质时的高斯定理10.3 电位移矢量电
28、位移矢量 电介质中的高斯定理电介质中的高斯定理一、有电介质时的高斯定理一、有电介质时的高斯定理:第五十张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/351对于各向同性电介质，实验表明对于各向同性电介质，实验表明 介电常数介电常数二、电位移矢量二、电位移矢量相对介电常数相对介电常数第五十一张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/352同时描述电场和电介质极化的复合矢量。同时描述电场和电介质极化的复合矢量。电位移矢量电位移矢量电位移矢量电位移矢量 +电场线电场线
29、+电位移线电位移线电位移线起于正自由电荷，止电位移线起于正自由电荷，止于于负自由电荷。于于负自由电荷。电位移线与电场线电位移线与电场线第五十二张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/353 r+Q r+QE 线线D 线线第五十三张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/354电位移矢量电位移矢量自由电荷自由电荷在均匀、各向在均匀、各向同性的介质中同性的介质中特别特别 当这些介质充满空间或界当这些介质充满空间或界面与等势面重合，所有的计算面与等势面重合，所
30、有的计算变得简单。变得简单。Q称为电介质的称为电介质的介电常数介电常数r第五十四张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/355例例1 1 如图金属球半径为如图金属球半径为R1、带电量、带电量+Q；均匀、各向同性介；均匀、各向同性介质层外半径质层外半径R2、相对介电常数、相对介电常数 r ；求：求：分布分布解解 由由对称性分析确定对称性分析确定 沿矢径方向沿矢径方向取同心球面为高斯面，依据介质中的高斯取同心球面为高斯面，依据介质中的高斯定理可得：定理可得：R2R1 rQC B A D大小大小第五十五张，PPT共八十九页，创作
31、于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/356R2R1 rQC B A 大小大小0rDE第五十六张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/357R2R1 rQC B A 第五十七张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/358例例2.已知已知:导体球导体球介质介质求求:1.球外任一点的球外任一点的2.导体球的电势导体球的电势解解:过过P点作高斯面得点作高斯面得电势电势第五十八张，PPT共八十九页，创作于2022
32、年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/359有电介质时的有电介质时的高斯定理高斯定理电位移矢量电位移矢量上节回顾第五十九张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/360一、孤立导体的电容一、孤立导体的电容孤立导体：孤立导体：附近没有其他导体和带电体附近没有其他导体和带电体单位：单位：法拉（法拉（F）、微法拉（）、微法拉（F）、皮法拉（）、皮法拉（pF）孤立导体的电容孤立导体的电容孤立导体球的电容孤立导体球的电容C=40R电容电容使导体升高单位电势所需的电量。使导体升高单位电势所需的电量。
33、10.4 10.4 电容电容电容电容 电容器电容器电容器电容器第六十张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/3611、电容器的电容、电容器的电容两相互绝缘的导体两相互绝缘的导体组成的导体组合。组成的导体组合。电容器电容器电容器的电容：当电容器的两极板分别带有电容器的电容：当电容器的两极板分别带有等值异号等值异号 电荷电荷q时，电量时，电量q与两极板间相应的电与两极板间相应的电 势差势差uA-uB的比值。的比值。二、电容器及其电容二、电容器及其电容第六十一张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主
34、目录返回返回下一内容下一内容2023/1/362三三、电容器电容的计算、电容器电容的计算1 1、平行板电容器、平行板电容器已知：已知：S、d、0设设A、B分别带电分别带电+q、-qA、B间场强分布间场强分布电势差电势差由定义由定义讨论讨论与与有关有关；插入介质插入介质第六十二张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/3632 2、球形电容器球形电容器已知已知设设+q、-q场强分布场强分布电势差电势差由定义由定义讨论讨论讨论讨论孤立导体的电容孤立导体的电容第六十三张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目
35、录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/3643 3、圆柱形电容器圆柱形电容器已知：已知：设设 场强分布场强分布电势差电势差由定义由定义第六十四张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/365例例 平行无限长直导线平行无限长直导线 已知已知:a、d、d a 求求:单位长度导线间的单位长度导线间的C解解:设设 场强分布场强分布导线间电势差导线间电势差电容电容第六十五张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/366将真空电容器充满某种电介质将真空电容器
36、充满某种电介质电介质的电容率（介电常数）电介质的电容率（介电常数）平行板电容器平行板电容器电介质的相对电容率（相对介电常数）电介质的相对电容率（相对介电常数）同心球型电容器同心球型电容器同轴圆柱型电容器同轴圆柱型电容器第六十六张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/367例例1.已知已知:导体板导体板介质介质求求:各介质内的各介质内的解解:设两介质中的设两介质中的 分别为分别为由高斯定理由高斯定理由由得得第六十七张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容场强分布场强分
37、布场强分布场强分布电势差电势差电势差电势差电容电容电容电容例例2.平行板电容器。平行板电容器。已知已知d1、r1、d2、r2、S 求求:电容电容C解解:设两板带电设两板带电 第六十八张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/369例例3.平行板电容器平行板电容器 已知已知:S、d插入厚为插入厚为t的铜板的铜板求：求：C 第六十九张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/370设设 q场强分布场强分布电势差电势差第七十张，PPT共八十九页，创作于2022年6
38、月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/371开关倒向开关倒向a,电容器充电。电容器充电。开关倒向开关倒向b,电容器放电。电容器放电。灯泡发光灯泡发光电容器释放能量电容器释放能量电源提供电源提供 计算电容器带有电量计算电容器带有电量Q，相应电势差为，相应电势差为U时所时所具有的能量。具有的能量。一、一、电容器的储电容器的储能能10.5 10.5 静电场的能量静电场的能量第七十一张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/372任任一一时时刻刻终终了了时时刻刻外力做功外力做功电容器的电能电容器的电
39、能第七十二张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/373电场能量体密度电场能量体密度描述电场中能量分布状况描述电场中能量分布状况二、静电场的能量二、静电场的能量1、对平行板电容器、对平行板电容器电场存在的空间体积电场存在的空间体积第七十三张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/374非均匀电场能量的计算非均匀电场能量的计算:2、电场中某点处单位体积内的电场能量、电场中某点处单位体积内的电场能量电场能量密度电场能量密度:单位体积内的电场能量单位体积内的电
40、场能量第七十四张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/375例：例：计算球形电容器的能量计算球形电容器的能量 已知已知RA、RB、q解：场强分布解：场强分布取体积元取体积元能量能量第七十五张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/376课课堂堂讨讨论论比较均匀带电球面和均匀带电球体所储存的能量。比较均匀带电球面和均匀带电球体所储存的能量。第七十六张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1
41、/377第十章作业：第十章作业：1 1、5 5、9 9、1010、1212、1414第七十七张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/378第七十八张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/379库仑定律库仑定律电场强度电场强度场强叠加原理场强叠加原理点电荷场强点电荷场强电场强度第七十九张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/380静电场中的高斯定理静电场中的高斯定理运用静电场高斯定理
42、求特殊对称性场强：运用静电场高斯定理求特殊对称性场强：（）均匀带电球面，球体，球壳；（）均匀带电球面，球体，球壳；（）无限长带电直线，圆柱面，圆柱体；（）无限长带电直线，圆柱面，圆柱体；（）无限大带电平面（）无限大带电平面静电场中的高斯定理静电场中的高斯定理第八十张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/381场强环路定理场强环路定理电势电势电势差电势差电势能电势能电势能差电势能差电势叠加电势叠加或电势电势第八十一张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/
43、3822、可由、可由计算电势的方法计算电势的方法1、点电荷场的电势及叠加原、点电荷场的电势及叠加原理理计算场强的方法计算场强的方法1、点电荷场的场强及叠加原理、点电荷场的场强及叠加原理2、根据电势的定义、根据电势的定义（分立）（分立）（连续）（连续）（分立）（分立）（连续）（连续）第八十二张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/383导体内部任意点的场强为零。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导体表面附近的场强方向处处与表面垂直。垂直。静电平衡条件静电平衡条件静电平衡：导体内部和表面都没有电荷定向移
44、动的状态导体第八十三张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/384处于静电平衡状态的导体的性质：处于静电平衡状态的导体的性质：1 1、导体是、导体是等势体等势体，导体表面是，导体表面是等势面等势面。2 2、导体内部处处没有未被抵消的、导体内部处处没有未被抵消的净电荷净电荷，净电荷只分，净电荷只分布在导体的表面上。布在导体的表面上。3 3、导体以外，靠近导体表面附近处的场强大小与导、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体表面在该处的面电荷密度 的关系为的关系为4、导体表面上的面电荷密度分布情况，
45、不仅与导体、导体表面上的面电荷密度分布情况，不仅与导体表面曲率有关，还与周围其他带电体有关。表面曲率有关，还与周围其他带电体有关。第八十四张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/385有电介质时的有电介质时的高斯定理高斯定理电位移矢量电位移矢量介质介质第八十五张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/386平行板电容器平行板电容器同心球型电容器同心球型电容器同轴圆柱型电容器同轴圆柱型电容器电容器的电容：电容器的电容：电容器电容器第八十六张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/387电场中电场能量密度及能量电场中电场能量密度及能量电场能量电场能量第八十七张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/388平行板电容器平行板电容器同心球型电容器同心球型电容器同轴圆柱型电容器同轴圆柱型电容器电容器的电容：电容器的电容：上节回顾第八十八张，PPT共八十九页，创作于2022年6月上一内容上一内容回主目录回主目录返回返回下一内容下一内容2023/1/3感谢大家观看第八十九张，PPT共八十九页，创作于2022年6月