高二物理竞赛第7章静电场和静电感应和静电平衡复习课件.ppt

本章的主要内容可概括如下：,一.静电感应和静电平衡,1. 静电感应：,由外电场引起的导体表面电荷的重新分布,2.静电平衡条件：,(2)导体表面上紧贴导体外侧处，任意一点的场强垂直于该点的表面。,(3)导体是等势体、导体表面是等势面。,导体,二、静电平衡时导体上的电荷分布,1.实心导体：内部没有净余电荷，电荷只分布在导体表 面上.,2.空腔导体,(1)腔内没有电荷：,电荷只分布在导体外表面上,(2)腔内有电荷:,3.静电平衡导体表面场强:,4.导体表面电场强度同表面曲率的关系,a.在表面凸出的尖锐部分(曲率为正值且较大) 较大,E也较大b.在比较平坦部分(曲率较小) 较小，E也较小c.在表面凹进（曲率为负值）部分 最小，E也最小,三、有导体存在时静电场场量的计算原则,1.静电平衡的条件,2.基本性质方程,3.电荷守恒定律,电容和电容器,一.孤立导体的电容,是与导体的尺寸和形状有关,与 无关的常数。,二.电容器及其电容,与两导体的尺寸、形状和相对位置有关，与 无关的常数。,三.电容的计算,1.利用电容器的串并联公式:,串联：,并联：,2.由定义求解:,假设两极板分别带电荷 ，求得两极间 ，进而计算出 ；, 所求一定与 无关，仅由电容器本身性质决定。,三、介质中的高斯定理,电介质,二. 电介质对电容器电容的影响,一.电介质分类：,有极分子电介质；无极分子电介质。,(1)真空电容器的电容与介质电容器的电容关系:,(2)电介质在电容器中的作用:,四、电位移矢量,符号,名词,所联系的量,电 场 强 度,电位移矢量,自 由 电 荷,自由电荷和极化电荷,五、三种电容器的电容,1. 平行板的电容,2. 同心球形的电容,3. 同轴柱形的电容,六、静电场的能量,电容器储能公式：,习题集(P25)1、半径为R1的导体球带正电Q1，球外有一同心导体球壳，其内外半径分别为R2和R3，球壳带正电Q2，求：(1)此带电系统的场强分布；(2)球的电势U1和球壳的电势U2；(3)球与球壳的电势差；(4)若用导线将球和球壳相连，U1和U2分别为多少？,解：（1）电量均匀分布在球面上，即R1球面电量为Q1，R2球面电量为-Q1，R3球面电量为Q1+Q2 .,利用高斯定理可求得场强分布:,(1),方向:沿径向.,(2),(3),(4),习题集(p25)2、如图，在半径为a的金属球外有一层外半径为b的均匀电介质球壳，电介质的相对电容率为r，金属球带电Q，求：,(1)介质层内外的场强大小；,(2)介质层内外的电势；(3)金属球的电势；(4)电场的总能量(5)金属球的电容。,解:利用高斯定理可求得场强分布:,（1）电量Q均匀分布在半径为a的球面上，作一半径为r 的球面为高斯面，利用高斯定理可求得场强分布,方向:沿径向.,(2),（3）金属球的电势等于,(4)取厚度为dr的球壳体积元:,电容器储能公式：,习题集(p25)3、在半径为R的导体球壳薄壁附近与球心相距为d(dR)的P点处，放一点电荷q，求： (1)球壳表面感应电荷在球心O处产生的电势和场强； (2)空腔内任一点的电势和场强； (3)若将球壳接地，计算球壳表面感应电荷的总电量,.,解(1)由静电平衡可知:,(2)空腔内任一点的场强:,空腔内任一点的电势:,(3)若将球壳接地,作业,预习8.1、8.2、8.3习题课后作业,