静电场中的电介质.ppt

*思考：同样的E,电介质中的电能密度比真空中大,Why?电场能量包括纯粹的电场能量和介质的极化能。第三章静电场中的电介质本次课内容§3.6.有电介质时的静电场方程静电场方程§3.7.电场的能量场能密度§静电场部分复习§3.6介质中的静电场方程介质中的静电场方程对任意闭合曲线对任意闭合曲面一、静电场方程真空中静电场的基本方程：有介质时的静电场基本方程：引入电位移矢量：对各向同性线性电介质对平行板电容器电荷系的能量是电荷系各部分电荷之间的相互作用能；而电荷之间是通过电场产生相互作用；所以从场的观点看,电荷系的能量是该电荷系在空间产生的电场的能量。电磁波的传播过程就是电场能量的传输过程。静电能由电场携带,存在于电场中.电场的能量§3.7电场的能量一.电场是能量的携带者场能密度(electricenergydensity)：空间某点的电场场能密度：电场中某空间范围V内的电场能量：物理意义电场是一种物质，它具有能量；单位体积内的能量为场能密度。电场的能量电场的能量例题1绝对介电常数为?的均匀无限大各项同性电介质中有一金属球，球半径为R的带电量q0，求静电场的总能量。解：－－－－－－－静电场部分小结高斯定理:?两个定理：高斯定理、环流定理。环流定理:?两个物理量：电场强度、电势。?一个实验规律：库仑定律电场强度定义:电通量：真空中静电场的性质和规律2.电场强度叠加原理点电荷的场强分布:点电荷系的场强分布:任意带电体的场强分布:01无限长均匀带电平面的场强分布:02均匀带电圆环轴线上的场强分布:03无限长均匀带电直线的场强分布:04均匀带电圆盘轴线上的场强分布:05均匀带电球面的场强分布:06电场强度分布的典型结论场强的计算叠加法高斯定理法梯度法二、电势1.定义:2.静电场力作的功与电势差、电势能之间的关系：3.电势叠加原理(1)点电荷的电势分布:添加标题1(2)点电荷系的电势分布:添加标题2(3)任意带电体的电势分布:添加标题3电势的计算添加标题4叠加法添加标题5定义法添加标题6一.静电场中的导体2.导体静电平衡时的电荷分布3.场强分布1.导体静电平衡条件:导体是等势体，导体表面是等势面，电荷只分布在表面,导体内部电荷处处为零。导体表面附近的场强:静电场中的导体和电介质×4.导体接地问题：－Q’A上将不会带有与B上同号电荷5.静电屏蔽问题：接地导体壳有效的屏蔽了内电场空腔导体屏蔽外电场二.静电场中的电介质1.在外电场中固有电矩的取向或感应电矩的产生,使电介质表面出现束缚电荷.电极化强度矢量:面束缚电荷密度:电介质内部场强:6.计算有导体存在时的静电场分布问题的基本依据静电平衡条件,电荷守恒,高斯定理,电势概念。孤立导体的带电量不变,但电荷重新分布,电势可变;接地导体与大地等电势,此时带电量可变.2.电位移矢量:各向同性介质中：真空中：3.高斯定理对某些电荷对称分布的情况,可利用上式求出三.电容电容器01孤立导体:02电容器:03串联:04并联:05电容的计算四.电场能量能量密度:电场能量:电容器的储能:例:如图,正方形平行板电容器边长为a,充电至U0后断电.求把介质缓慢抽出过程中外力所作的功AF和介质块所受电力Fe.（略边缘效应,热损耗.）d?????r解:1.断电后Q不变.抽介质前后:AF0,外力克服电力作正功.2.缓慢抽出?代入上式,得:添加标题1d添加标题2??添加标题3??添加标题4?r添加标题5(两电容器并联)添加标题6d?rRr解：（1）根据对称性，作如图所示的球半径为r的同心球形高斯面，应用有介质时的高斯定理解得：例如图，半径为R的导体球带有电荷q，球外贴有一层厚度为d，相对介电常数为εr的电介质，其余空间为真空。求：（1）空间各点的电场强度分布；（2）电介质内、外表面的极化电荷面密度；（3）各点的电势分布。d?rR空间场强分布为：（2）电介质内、外表面的极化电荷面密度；介质外法线方向Rrd?r（3）各点的电势分布选无限远处为势能零点，空间一点P的电势为：导体球