第二课堂电介质电容器及能量优秀课件.ppt

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1、第二课堂电介质电容器及能量第1页，本讲稿共32页第三讲第三讲 电介质、电容器及能量电介质、电容器及能量一、电介质一、电介质1）电介质的物理机理）电介质的物理机理2）电介质中的场如何计算）电介质中的场如何计算E第2页，本讲稿共32页介质中电场强度的计算介质中电场强度的计算 原则：场的叠加原理原则：场的叠加原理 介质中的高斯定理介质中的高斯定理 （自由电荷和束缚电荷的分布均有对称性）（自由电荷和束缚电荷的分布均有对称性）Q+-n计算步骤：计算步骤：第3页，本讲稿共32页l例例1、求、求均匀均匀极化电介质球的退极极化电介质球的退极化场。设极化强度矢量为化场。设极化强度矢量为 。第4页，本讲稿共32页

2、例例2、将一个介电常数为、将一个介电常数为 r均匀均匀介质球，放在电场强度为介质球，放在电场强度为E0的均的均匀外场中，被均匀极化，试求球的极化强度矢量匀外场中，被均匀极化，试求球的极化强度矢量P和球心和球心的电场强度的电场强度EC.介质球面的法向与介质球面的法向与E0的夹角的夹角第5页，本讲稿共32页解：解：第6页，本讲稿共32页（自测练习）（自测练习）P23 P23 计算题计算题1 1 半径为半径为a a的导体球的导体球A接地，与接地，与A球同心放置的导体球壳球同心放置的导体球壳B，内外半径分别为内外半径分别为3a3a和和4a4a，B B球壳上带有正电荷球壳上带有正电荷+Q，A、B间充间充

3、满满 r r=2=2，试求，试求（1 1）A球上的电荷；球上的电荷；（2 2）B球壳的电势；球壳的电势；（3 3）介质中的电场能量。）介质中的电场能量。场具有球对称性场具有球对称性第7页，本讲稿共32页解：解：第8页，本讲稿共32页（习题（习题1212）厚度为厚度为b b的无限大平板内分布均匀电荷密度（的无限大平板内分布均匀电荷密度（00）自由电荷，在板外两侧分别充有介电常数为自由电荷，在板外两侧分别充有介电常数为 1 1、2 2的电介的电介质，求（质，求（1 1）板内外的电场分布；（）板内外的电场分布；（2 2）板外的）板外的A点与点与B点分点分别距左右两板壁为别距左右两板壁为l，求电势差，

4、求电势差UABABb12解：解：分析可得分析可得 空间的电场由自由电荷空间的电场由自由电荷的厚板和两块极化电荷板叠加的厚板和两块极化电荷板叠加作作图图示高斯面示高斯面1得得1第9页，本讲稿共32页ABb12板内：板内：d1d2板外：板外：当当第10页，本讲稿共32页二、介质中静电场的边界条件二、介质中静电场的边界条件12第11页，本讲稿共32页若界面无自由电荷的存在若界面无自由电荷的存在D线的折射定律：线的折射定律：第12页，本讲稿共32页例例3 练习册练习册P67 2 平行板电容器两极板上自由电荷面密度分平行板电容器两极板上自由电荷面密度分别为别为 今在其中放入一细长圆柱形各向同性均匀电介今

5、在其中放入一细长圆柱形各向同性均匀电介质棒，其半径为质棒，其半径为r，高度为，高度为h，相对介电常量为，相对介电常量为 r，其轴线与，其轴线与板面垂直，如图所示试求圆柱电介质中点的电场强度板面垂直，如图所示试求圆柱电介质中点的电场强度 和电位移矢量和电位移矢量 并求当并求当hr时，介质中点时，介质中点E、D 的近似值的近似值解：解：假设极板上的电荷仍均匀分布假设极板上的电荷仍均匀分布端点根据场的分布及边界条件得根据场的分布及边界条件得第13页，本讲稿共32页中点场强中点场强方向向下方向向下当当 时时 第14页，本讲稿共32页三、电容器三、电容器1）如何求电容？）如何求电容？求电容值的三步曲：求

6、电容值的三步曲：1）设）设q、-q2）求求UAB3）2）电容器的串联和并联）电容器的串联和并联串联串联并联并联第15页，本讲稿共32页例例4（书（书 p80 9-9）证明：证明：aadl高等数学上高等数学上p158第16页，本讲稿共32页高等数学上高等数学上 p159第17页，本讲稿共32页例例5、1、2、3分别是半径各为分别是半径各为R1、R2、R3(R1R20),B的带电量为的带电量为Q。由两由两球心确定的直线记为球心确定的直线记为MN，在在MN与球面相交处开出一个足够与球面相交处开出一个足够小的孔，随小孔挖去的电荷量可忽略不计。如图所示，将一带小的孔，随小孔挖去的电荷量可忽略不计。如图所示，将一带负电的质点负电的质点P静止地放在静止地放在A球面的左侧某处。假设球面的左侧某处。假设P被释放后被释放后恰能穿经三个小孔越过恰能穿经三个小孔越过B球面的球心。试确定开始时球面的球心。试确定开始时P与与A球面球心的距离球面球心的距离xBP4QMN NQAdx第30页，本讲稿共32页解：解：在两球之间有一点在两球之间有一点S，电场强度为，电场强度为0第31页，本讲稿共32页取取 WP=WS第32页，本讲稿共32页