《大学物理学29第十章10-1 静电场中的导体 10-2静电场中的电介质 10-3 电位移 有电介质时的高斯定理.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学物理学29第十章10-1 静电场中的导体 10-2静电场中的电介质 10-3 电位移 有电介质时的高斯定理.（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 大学物理学电子教案 静电场中的导体 10-1 静电场中的导体 10-2 静电场中的电介 10-3 电位移 有电介质时的高斯定理 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 两条实验定律 两个出发点 两个基本性质 电荷受力 电场力作功 两个物理量 电场强度 电势能 静电场复习 库仑定律 叠加原理 高斯定理 环路定理 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 在静电场中总是存在导体或电介质 静电场与 静电场中导体或电介质之间有相互作用
2、 主要内容有： 静电场中导体 电介质的极化 有介质时的高斯定理 电容器 电场的能量 静电场中的导体和电介质 Conductor in electrostatic field 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 10-1 静电场中的导体 金属导体有自由电子 ，作无规则的热运动 。 导体中的自由电子在电场力的作用下作 宏观定向运动，引起导体中电荷重新分 布而呈现出带电的现象，叫作静电感 应。 + + + + + + + + AB + + + + + + + + _ _ _ _ + + + + A B 静电感应 一、静电感应 静电平衡条件 第十章 静电
3、场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 静电平衡演示 感应电荷 电场与外电场 叠加使导体内 电场为零，电 子不再定向运 动. 导体球外电场为外电场和感应电荷电场的叠加. 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 + + + + 外电场中的导体平板 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 + + + + + + + + 导体内电场强度外电场强度感应电荷电场强度 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 + + + + + + 导体是等势体
4、 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 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 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 2 有空腔导体 空腔内无电荷 电荷分布在表面上 问 内表面上有电荷吗？ 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 若内表面带电 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） + + + +
5、+ + + + + 矛盾 导体是等势体 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 空腔内有电荷 电荷分布在表面上 问 内表面上有电荷吗？ 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 ，外表面增加感应电荷 . （电荷守恒） 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 + + + + + + + + + + + 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 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东
6、海洋大学理学院教学课件 + + + + + + + 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 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 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 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 荧光质 导电膜 + 高压 场离子显微镜(FIM
7、) 金属尖端的强电场的应用一例 接真空泵或 充氦气设备 金属 尖端 接地 原理： 样品制成针尖形状，针尖与荧光 膜之间加高压，样品附近极强的 电场使吸附在表面的原 子 电离 ，氦离子沿电力线运动， 撞击荧 光膜引起发光，从而获得样品表 面的图象。 应用： 高压设备的电极 高压输电线 避雷针 不利的一面：浪费电能 避免方法：金属元件尽量做成球形 ，并使导体表面尽可能的光滑 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 避雷针演示 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （
8、第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 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 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 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 + + + + + + + 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 10-2 静电场中的电介质 所谓电介质，是指不导电的物质，即绝缘体 ，内部没
9、有可以移动的电荷。 若把电介质放入静电场中，电介质原子中的 电子和原子核在电场力的作用下，在原子范围 内作微观的相对位移。 达到静电平衡时，电介质内部的场强也不为 零。 在外电场中电介质要受到电场的影响 ，同时也影响外电场。 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - 一 电介质对电场的影响 相对电容率 相对电容率电容率 + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - 电介质内任意 点的电场强度 为原来真空时 电场强度的1/er
10、 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 二 电介质的极化 无极分子电介质：（氢、甲烷、石蜡等） 有极分子电介质：（水、有机玻璃等） 电介质的分类 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 + + + + + + - - - - - - + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - 三 电介质中的电场强度 极化电荷与自由电荷的关系 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 电位移矢量（均匀各向同性介质） + + + + + +
11、 - - - - - - + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - -电容率 电位移通量 10-3 电位移 有电介质时的高斯定理 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 电位移矢量（均匀介质） 有介质时的高斯定理 电容率 有介质时先求 注意 （均匀介质）电场强度 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 例 常用的圆柱形电容器，是由半径为 的长 直圆柱导体和同轴的半径为 的薄导体圆筒组成， 并在直导体与导体圆筒之间充以相对电容率为 的 电介质.设直导体和圆筒单位长度上
12、的电荷分别为 和 . 求（1）电介质中的电场强度和电位移；（ ）电介质内、外表面的极化电荷面密度 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 解（1） 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 （）由上题可知 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 小 结 10-1 静电场中的导体 静电感应 静电平衡条件 静电平衡时的电荷分布 静电屏蔽 10-2 静电场中的电介质 电介质对电场的影响 相对电容率 电介质的极化 电介质中的电场强度 10-3 电位移 有电介质时的高斯定理 静电场中的电介质 静电场中的电介质 电介质中的高斯定理 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 作业： 思考题： P65 3，4，5 习 题： P67 6，7，8 预 习： 10-4，10-5，10-6
