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1、第3讲静电场中的电介质 第十章静电场中的导体和电介质 一电介质 绝缘体 电介质分子中的电子被原子核束缚很紧 一般不发生宏观运动 几乎无自由电荷 1 两种电介质的微观极化机理显然不同 但是宏观结果却是一致的 极化电荷 故在宏观讨论时不必区分两者 2 电介质极化与导体静电感应的本质区别 极化产生极化电荷 静电感应产生自由电荷 静电平衡时 导体内场强处处为零 但电介质内场强虽有削弱 但不为零 二电介质中的电场强度极化电荷与自由电荷的关系 均匀各向同性介质 电容率 电位移通量 电介质中的高斯定理 任何电场中 通过任意一个闭合曲面的电位移通量等于该面所包围的自由电荷的代数和 1 高斯面上的任何一点的由空
2、间中所有的自由电荷产生 2 是同时综合了电场和电介质性质的物理量 3 上式只适用于各项同性的均匀电介质 静电场的能量 电容器 电容的大小仅与导体的形状 相对位置 其间的电介质有关 与所带电荷量无关 常见电容器 电容单位 2 两带电平板间的电场强度 1 设两导体板分别带电 3 两带电平板间的电势差 4 平板电容器电容 例1平板电容器 如图所示 平板电容器由两个彼此靠得很近的平行极板A B所组成 两极板的面积均为S 两极板间距为d 极板间充满相对电容率为的电介质 求此平板电容器的电容 例2球形电容器 球形电容器是由半径分别为和的两同心金属球壳所组成 两球壳间充以相对电容率为的电介质 三电容器的串联和并联 电容器的并联 电容器的串联 两电容电位差相同 两电容所带电荷相同 静电场的能量 电容器的电能 二静电场的能量能量密度 物理意义电场是一种物质 它具有能量 例如图所示 球形电容器的内 外半径分别为和 所带电荷为 若在两球壳间充以电容率为的电介质 问此电容器贮存的电场能量为多少 解 球形电容器电容 1 2 孤立导体球贮存的能量 第九章静电场中的电介质小结 电场空间所存储的能量 其中 电场能量密度 第九章静电场中的电介质小结
