第八章静电场和稳恒电场5.ppt
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1、1,分子中的正负电荷束缚得很紧,介质内部几乎没有自由电荷。,电介质的特点:,电介质是电阻率很大,导电能力很差的物质,即绝缘体。,一、电介质,2,二、电介质的分类,分子的正、负电荷中心在无外场时重合,不存在固有分子电偶极矩。,1. 无极分子:,分子的正、负电荷中心在无外场时不重合,分子存在固有电偶极矩。,2. 有极分子:,(氢、甲烷、二氧化碳等),(水、有机玻璃、一氧化碳等),3,三、电介质的极化,1.无极分子的位移极化,2.有极分子的转向极化,4,四、极化强度,没极化:,极化时:,1.,定义:,实验表明:对于各向同性的均匀电介质,其中任一点处的电极化强度与该点的总场强成正比,方向与总场强同向。
2、,电极化强度 是反映介质极化程度的物理量。,e :介质的极化率,5,2. 电极化强度与极化电荷的关系:,设在均匀电介质中截取一斜柱体,体积为V。,均匀电介质表面产生的极化电荷面密度等于该处电极化强度沿表面外法线方向的投影。,6,根据电荷守恒定律,闭合面S内净余的极化电荷总量,极化强度P与极化电荷分布之间的普遍关系:在介质中沿任意闭合曲面的极化强度通量等于曲面所包围的体积内极化电荷的负值.,越过整个闭合面S而向外移出的极化电荷总量:,7,五、有介质时的高斯定理,封闭曲面S所包围的自由电荷。,封闭曲面S所包围的极化电荷。,定义电位移矢量:,外电场与附加电场的矢量和,8,介质中的高斯定理: 在静电场
3、中,通过任意封闭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。,9,相对介电常数,或,介电常数,与 的关系,对于各向同性的电介质:,10,3.,电位移矢量 是一个辅助量。描写电场的基本物理量是电场强度 。,说明:,2.,1.,电位移矢量的通量仅与闭合曲面内的自由电荷相关,但电位移矢量本身与空间所有电荷相关,包括自由电荷与极化电荷。,介质中的高斯定理包含了真空中的高斯定理。,11,有介质时静电场的计算,1. 根据介质中的高斯定理计算出电位移矢量。,2. 根据电场强度与电位移矢量的关系计算场强。,12,例8-22 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
4、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.,13,解 (1),14,(2),15,一、孤立导体的电容,反映导体具有储存电荷和电能的能力,电容:孤立导体所带电荷量q与其电势U的比值。,单位:法拉(F= CV-1 ),孤立导体球电势:,仅取决于导体的几何形状和大小,与导体是否带电无关。,16,二、电容器的电容,电容器就是由彼此绝缘相距很近的两导体组合而成。两导体称为电容器的极板。,比值 C 与 q 无关,由板的形状、大小、相对位置及介质环境决定,叫做电容器的电容。,非孤立的带电导体会
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