518-静电场中的导体和电介质.ppt
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1、第六章,静电场中的导体和电介质,6-1 导体的静电平衡性质,6-1-1 导体的静电平衡条件,金属导体特征:存在大量的自由电子,静电感应:,在外电场影响下,导体表面不同部分出现正负电荷的现象。,静电平衡:,导体内部和表面没有电荷的宏观定向运动。,感应电荷:,因静电感应而在导体两侧表面上出现的电荷。,静电平衡时导体中的电场特性:,(1)导体内部的电场强度处处为零。导体表面的电场强度垂直与导体的表面。,(2)导体内部和导体表面处处电势相等,整个导体是个等势体。,6-1-2 静电平衡时导体上的电荷分布,(1) 在静电平衡下,导体所带的电荷只能分布在导体的表面,导体内部没有净电荷。,导体内部没有净电荷,
2、电荷只能分布在导体表面。,结论:,(2) 处于静电平衡的导体,其表面上各点的电荷密度与表面邻近处场强的大小成正比。,高斯定理:,(3) 静电平衡下的孤立导体,其表面处电荷密度 与该表面曲率有关,曲率(1/R)越大的地方电荷密度也越大,曲率越小的地方电荷密度也越小。,尖端放电:,6-1-3 空腔导体,1腔内无带电体,电荷分布在导体外表面,导体内部和内表面没净电荷。,结论:,2. 腔内有带电体,在静电平衡下,电荷分布在导体内、外两个表面,其中内表面的电荷是空腔内带电体的感应电荷,与腔内带电体的电荷等量异号。,结论:,6-1-4 静电屏蔽,1. 空腔导体,腔内没有电荷,空腔导体起到屏蔽外电场的作用。
3、,接地的空腔导体可以屏蔽内电场、外电场的影响。,2. 空腔导体,腔内存在电荷,例1 有一外半径R1,内半径为R2的金属球壳。在球壳中放一半径为R3的金属球,球壳和球均带有10-8C的正电荷。问:(1)两球电荷分布;(2)球心的电势;(3)球壳电势。,解:,(r R3 ),(R3 R2 ),(1)电荷+q分布在内球表面。,球壳内表面带电荷 -q。,球壳外表面带电荷 2q。,(R2 R1 ),(r R1 ),(2),(3),例2 两块导体平板,面积为S,分别带电荷q1和q2,两极板间距远小于平板的线度。求平板各表面的电荷密度。,解:,电荷守恒:,由静电平衡条件,导体板内E = 0,6.2 静电场中
4、的电介质,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:,电阻率很大,导电能力很差的物质,即绝缘体。,(常温下电阻率大于107 m),6-2-1 电介质的极化,两大类电介质分子结构:,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:,=,电偶极子,1.无极分子的位移极化,在外电场的作用下,介质表面产生电荷的现象称为电介质的极化。,由于极化,在介质表面产生的电荷称为极化电荷或称束缚电荷。,2.有极分子的转向极化,无极分子在外场的作用下由于正负电荷发生偏移
5、而产生的极化称为位移极化。,有极分子在外场中发生偏转而产生的极化称为转向极化。,外电场:,极化电荷产生的电场:,介质内的电场:,击穿:在强电场作用下电介质变成导体的现象。,空气的击穿电场强度约为:,矿物油的击穿电场强度约为:,云母的击穿电场强度约为:,6-2-2 极化强度,电极化强度 是反映介质极化程度的物理量。,没极化:,极化时:,电极化强度定义:,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。,e :介质的极化率,极化率e与电场强度E无关,取决于电介质的种类。,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。,结论:,均匀电介质表
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- 518 静电场 中的 导体 电介质
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