4.2.2静电场中的导体.ppt

( (有有导体存在时的静电场导体存在时的静电场) ) 1静电场中的导体和电介质§ -1 静电场中的导体§ -2 静电场中的电介质、电位移矢量§ -3电容器、静电场的能量 2 一、导体的静电感应和静电平衡 0?内E 1.) 导体等势体,导体表面是等势面 cU?推论: 2.) 导体表面任意点的场强方向与该处表面垂直§ -1 静电场中的导体 : 导体处在外电场中时,其上的自由电荷重新分布; : 导体内部和表面的自由电荷不再作定向移动. : 导体内场强处处为零 3 ? : ??????????????????????????????????????????????曲率较大,面电荷密度较大;——尖端放电:避雷针 :静电屏蔽原理 R 1??4 § 4..-2 静电场中的电介质一、电介质的微观图象+ - +- 有极分子无外电场时: 有极分子介质无极分子介质 lqp ???0?p ?无极分子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。)( 甲醇、、、如: OH CH NH OH HCl 332)( 42 甲烷、、如: CH HH e电中性+-- - ++ +- 电介质中的高斯定理电位移矢量 5 0E ?二、电介质的极化有极分子介质无极分子介质?表面出现的电荷称为极化电荷或束缚电荷. E ???????????E ???F FP ?0E ???P ? EEE ??? 0EEE ?????? 0合场强??????????取向极化位移极化时有外场强 0E ?E ??产生极化场强 E ??E ??时有外场强 0E ?6 ????????????????????E ? 0E ?E ?????????????????????????? 0?? 0?? EEE ??? 0实验和理论表明: rEE? 0???? r 称为电介质的相对介电常数, 1? r? EEE ?????? 0合场强? r是反映电介质性质的物理量,表示介质极化能力的物理量,无单位. 三、电介质中的电场强度(各向同性均匀电介质) 0E ?设自由电荷的场强 E ??极化电荷的场强 7 三、电介质中的高斯定理 rEE? 0?由高斯定理知: ++++++ ++++++ OR r 20 004r qE?π?0 0 0? qSE S?????d? r?d??? SSE ?? r SqSE?? 0 0?????d电介质中的高斯定理——普遍成立! 8 0qSdD S??????自由电荷称为电介质中的高斯定理; 在电场中通过任意封闭曲面的电位移通量等于该曲面所包围的自由电荷的代数和; 四. 电位移矢量—辅助矢量 EED r???????? 0r??? 0??称为电介质的介电常数,也称电容率. 单位: 2??mC r SqSE?? 0 0?????d 0 0qSE S r?????d??9 三、有均匀电介质存在时的静电场公式?规律: 凡真空静电场公式中的ε 0 均换成ε. 如: 24r QE??????E r QU ?? 4 ? 24r Qq f?????? 00 0qqSE r S??????d10