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1、University Physics,State Electronic 6,电容器电容的计算,Q,电场能量,电场能量密度,(1) 平行板电容器,(2) 球形电容器,(3) 柱形电容器,8-9 静电场中的电介质,一.电介质对电场的影响,电介质 绝缘体, 内部没有可自由移动的电荷,r,实验,r 电介质的相对介电常数,结论:,介质中电场减弱,静电计,二.电介质的极化 束缚电荷,无极分子,有极分子,+ -,无外场时(热运动),整体对外 不显电性, 外电场E0 极化 介质内电场 E 击穿。,讨论,有外场时,(电子) 位移极化,(分子) 取向极化,束缚电荷,束缚电荷, 对极性分子物质,是否有位移极化?,
2、位移极化、取向极化各有什么特点？,无极分子电介质,有极分子电介质,(自由电荷0 ),电介质的极化对电场的影响,平行板电容器为例,由自由电荷建立的电场,由束缚电荷建立的电场, 电介质内部任意一点的场强,实验结果：,三. 含电介质的高斯定理 电位移矢量,电介质在电场中,产生束缚电荷,影响原电场分布, 无电介质时, 加入电介质:,做一圆柱形高斯面,自由 电荷,定义：,通过高斯面的电位移通量等于高斯面所包围的自由电荷的代数和，与极化电荷及高斯面外电荷无关。, 比较,例 两平行金属板之间充满相对介电常数为 的各向同 性均匀电介质,金属板上的自由电荷面密度为 .,求 两金属板之间的电场强度和介质表面的束缚
3、电荷面密度.,解,分析,例,一单芯同轴电缆的中心为一半径为R1的金属导线，外层一金 属层。其中充有相对介电常数为r 的固体介质，当给电缆加 一电压后，E1 = 2.5E2 ，若介质最大安全电场强度为E ,电缆能承受的最大电压？,解,用含介质的高斯定理,求,r,例,平行板电容器，其中充有两种均匀电介质。,求,(1) 各电介质层中的场强,(2) 极板间电势差,解,(1) 做一个圆柱形高斯面,同理，做一个圆柱形高斯面, 各电介质层中的场强不同, 相当于电容器的串联,结论,(2),平板电容器中充介质的另一种情况,由极板内为等势体,考虑到,推广：,电容器的并联,R1,R2,例 导体球置于均匀各向同性介质
4、中,求 电场的分布? 紧贴导体球表面处的极化电荷? 两介质交界处的极化电荷?,R0,+Q0,解 (1) 电场分布,r,球形高 斯面,(2) 紧贴导体球表面处的极化电荷？,(3) 两介质交界处的极化电荷?,讨 论,r,静电场小结:,1. 描述静电场的两个物理量：,（1)电场强度,叠加原理,（2)电势,叠加原理,2. 电通量,3. 描述静电场性质的两个定理：,（1)高斯定理,(2)环路定理,4.电势能,5.电场与电势关系,积分关系,微分关系,6.静电场中的导体和介质,（1）静电平衡 条件, 导体表面,电荷分布：,（2)介质中的高斯定理,7.电容和电场能量,（1）电容,（2）电场能量,第九章 真空中
5、的恒定磁场, 电荷相对观察者静止,产生静电场, 电荷相对观察者运动,产生电场和磁场,运动电荷之间相互作用不仅有电力还有磁力,9-1 磁力 磁感应强度,一. 磁力与磁场,奥斯特实验，安培实验,实验证实：磁力是通过磁场传递的,永久 磁体,永久 磁体,电流,电流,磁体,电流,永久磁体、运动电荷、传导电流之间都存在磁 力的相互作用。,真空中一切磁力都起 源于电荷的运动, 磁场也是一种物质,磁场的性质:,(1) 对运动电荷(或电流)有力的作用;,(2) 磁场有能量,二. 磁感应强度,在闭合回路中取电流元,电流元在磁场中的受力特点:,(1) 电流元在磁场中的方向不同,受力也不同;,存在一个方向使,定义,(
6、2) 当电流元的取向与 磁感应强度的方向垂 直时,受到的磁场力最 大;,磁感应强度 的大小,定义该方向为磁感应强度 的方向,所组成的平面;,(4) 当电流元与磁感应强度,受到磁场力的大小为,矢量形式:,(3) 磁场力,的方向总是垂直,于电流元 和磁感应强度,间的夹角为 时，,安培力公式,说明:,磁感应强度有各种定义方法,磁感应强度的单位：特斯拉（T）,磁感应强度描述空间个点磁场强弱和方向的物理量,一般情况，,特殊，, 匀强磁场,9.2 毕奥萨伐尔定律,一.毕奥萨伐尔定律,静电场:,取,磁 场：,取,毕萨定律：,单位矢量,真空中的磁导率,大小：,方向：右螺旋法则,?,?,?,例如：,说明：,1. 这个定律是从实验中总结归纳出来的,2. 当导线上的电流是恒定电流时，周围的磁场称为恒定磁场，不随时间不变化,二.毕萨定律的应用,1. 载流直导线的磁场,I,解,求距离载流直导线为a 处 一点P 的磁感应强度,
