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1、静电场中的导体与电介质,导体,-静电平衡,等势体,电荷只能分布于导体表面,电介质,-极化,-极化电荷,应用,电容器,静电场的作用,小结,-,电容器,-电容,1.利用现有 公式,如,串联,并联,一 掌握静电平衡的条件，掌握导体处于静电平衡时的电荷、电势、电场分布.,二 了解电介质的极化机理，掌握电位移矢量和电场强度的关系.理解电介质中的高斯定理，并会用它来计算电介质中对称电场的电场强度.,学习要求,四 理解电场能量密度的概念，掌握电场能量的计算.,三 掌握电容器的电容，能计算常见电容器的电容.,解: 导体球可视为两个分别在空气和油的半球形电容器的并联.,6-23,6-24,(1),(2),例 在
2、一个原来不带电的外表面为球形的空腔导体A内，放一带有电荷为+Q 的带电导体B，如图所示 则比较空腔导体A的电势UA和导体B的电势UB时，可得以下结论： (A) UA = UB (B) UA UB (C) UA UB (D) 因空腔形状不是球形，两者无法比较. ,C, D ,例 图示一均匀带电球体，总电荷为+Q，其外部同心地罩一内、外半径分别为r1、r2的金属球壳 设无穷远处为电势零点，则在球壳内半径为r的P点处的场强和电势为：,例 两个同心薄金属球壳，半径分别为R1和R2 (R2 R1 )，若分别带上电荷q1和q2，则两者的电势分别为U1和U2 (选无穷远处为电势零点)现用导线将两球壳相连接，
3、则它们的电势为 (A) U1 (B) U2 (C) U1 + U2 (D) ( U1 + U2)/2 ,B,例 在一个不带电的导体球壳内，先放进一电荷为+q的点电荷，点电荷不与球壳内壁接触然后使该球壳与地接触一下，再将点电荷+q取走此时，球壳的电荷为_，电场分布的范围是 _,-q,球壳外的整个空间,例 带有电荷q、半径为rA 的金属球A，与一原先不带电、内外半径分别为rB和rC的金属球壳B同心放置如图则图中P点的电场强度为_ 如果用导线将A、B连接起来，则A球的电势U _ (设无穷远处电势为零), B ,例 三块互相平行的导体板，相互之间的距离 d1 和 d2 比板面积线度小得多，外面二板用导
4、线连接中间板上带电，设左右两面上电荷面密度分别为 和 ， 如图所示 则比值 为 (A) d1 / d2 (B) d2 / d1 (C) 1 (D) ,例 C1和C2两空气电容器串联 以后接电源充电在电源保持连接 的情况下，在C2中插入一电介质板， 则 (A)C1极板上电荷增加，C2极板上电荷增加 (B)C1极板上电荷减少，C2极板上电荷增加 (C)C1极板上电荷增加，C2极板上电荷减少 (D)C1极板上电荷减少，C2极板上电荷减少,例 C1和C2两空气电容器并联 起来接上电源充电然后将电源 断开，再把一电介质板插入C1中， 如图所示, 则 (A)C1和C2极板上电荷都不变 (B)C1极板上电荷
5、增大，C2极板上电荷不变 (C)C1极板上电荷增大，C2极板上电荷减少 (D)C1极板上电荷减少，C2极板上电荷增大,例 一个平行板电容器，充电后与电源断开， 当用绝缘手柄将电容器两极板间距离拉大，则两极板间的电势差U12、电场强度的大小E、电场能量W将发生如下变化：,C,(A) U12减小，E减小，W减小 U12增大，E增大，W增大 U12增大，E不变，W增大 U12减小，E不变，W不变 ,例 一空气平行板电容器充电后与电源断开，然后在两极板间充满某种各向同性、均匀电介质，则电场强度的大小E、电容C、电压U、电场能量W四个量各自与充入介质前相比较，增大()或减小()的情形为 (A) E，C，
6、U，W (B) E，C，U，W (C) E，C，U，W (D) E，C，U，W, B ,例 一空气电容器充电后切断电源，电容器储能 ，若此时在极板间灌入相对电容率量为 的煤油，则电容器储能变为 的_ 倍 如果灌煤油时电容器一直与电源相连接，则电容器储能将是 的_倍,例 将一空气平行板电容器接到电源上充电,到一定电压后，断开电源再将一块与极板面积相同的金属板平行地插入两极板之间，如图所示, 则由于金属板的插入及其所放位置的不同，对电容器储能的影响为： A (A) 储能减少，但与金属板相对极板的位置无关 (B) 储能减少，且与金属板相对极板的位置有关 (C) 储能增加，但与金属板相对极板的位置无关
7、 (D) 储能增加，且与金属板相对极板的位置有关,例 将一空气平行板电容器接到电源上充电, 保持与电源的连接再将一块与极板面积相同的金属板平行地插入两极板之间，如图所示, 则由于金属板的插入及其所放位置的不同，对电容器储能的影响为： C (A) 储能减少，但与金属板相对极板的位置无关 (B) 储能减少，且与金属板相对极板的位置有关 (C) 储能增加，但与金属板相对极板的位置无关 (D) 储能增加，且与金属板相对极板的位置有关,例 A、B两个导体球，半径之比为2:1，A球带正电Q，B球不带电. 若使两球接触后再分离，当两球相距为R时，求两球间的静电力（设R远大于两球半径）.,解,两球接触后电势相
8、等，电荷重新分配 .,得,又,故,例 一空气平行板电容器电容为C，两极板间距为d， 充电后，两极板间相互作用力为F， 求两极板间的电势差和极板上电荷量的大小.,解,例 半径分别为R1和R2 (R2 R1 )的两个同心导体薄球壳，分别带有电荷Q1和Q2，今将内球壳用细导线与远处半径为r的导体球相连，如图所示, 导体球原来不带电，试求相连后导体球所带电荷,Q1,Q2,解：设导体球带电q，取无穷远处为电势零点，则 导体球电势：,内球壳电势：,二者等电势，即,解得,q,Q2,Q1,解: 设圆柱形电容器单位长度上带有电荷为l，,则电容器两极板之间的场强分布为:,例 一圆柱形电容器，外柱的直径为4cm，内柱的直径可以适当选择，若其间充满各向同性的均匀电介质，该介质的击穿电场强度的大小为E0= 200 KV/cm试求该电容器可能承受的最高电压 (自然对数的底e = 2.7183),解: 设圆柱形电容器单位长度上带有电荷为l，则电容器两极板之间的场强分布为,设电容器内外半径分别为r0，R，则极板间电压为,电介质中场强最大处在内柱面上，当这里场强达到E0时电容器击穿，这时,显然有,
