1、第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版静电场中的静电场中的导体和电介质导体和电介质第第 六六 章章第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版2本章目录本章目录6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体6-2 6-2 静电场中的电介质静电场中的电介质6-3 6-3 电位移电位移 有介质时的高斯定理有介质时的高斯定理6-4 6-4 电容电容 电容器电容器6-5 6-5 静电场的能量和能量密度静电场的能量和能量密度6-0 6-0 教学基本要求教学基本要求第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理
2、学物理学第五版第五版3*6-6 6-6 电容器的充放电电容器的充放电*6-7 6-7 静电的应用静电的应用本章目录本章目录第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版46-0 6-0 教学基本要求教学基本要求 一一 掌握掌握静电平衡的条件，静电平衡的条件，掌握掌握导导体处于静电平衡时的电荷、电势、电场分体处于静电平衡时的电荷、电势、电场分布布.二二 了解了解电介质的极化机理，掌握电电介质的极化机理，掌握电位移矢量和电场强度的关系位移矢量和电场强度的关系.理解电介质中理解电介质中的高斯定理，并会用它来计算电介质中对的高斯定理，并会用它来计算电介质中对称电场的
3、电场强度称电场的电场强度.第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版5 四四 理解理解电场能量密度的概念，电场能量密度的概念，掌握掌握电场能量的计算电场能量的计算.6-0 6-0 教学基本要求教学基本要求 三三 掌握电容器的电容，能计算常见掌握电容器的电容，能计算常见电容器的电容电容器的电容.第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版6本章目录本章目录6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体6-2 6-2 静电场中的电介质静电场中的电介质6-3 6-3 电位移电位移 有介质时的高斯定理有介质时的高斯定理6-4
4、6-4 电容电容 电容器电容器6-5 6-5 静电场的能量和能量密度静电场的能量和能量密度6-0 6-0 教学基本要求教学基本要求选择进入下一节：选择进入下一节：第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体物理学物理学第五版第五版1+感应电荷感应电荷一一 静电平衡条件静电平衡条件1 静电感应静电感应+第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体物理学物理学第五版第五版2+E0E0E2 静电平衡静电平衡0E第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质6-1 6-1 静
5、电场中的导体静电场中的导体物理学物理学第五版第五版3静电平衡条件：静电平衡条件：（1）导体内部任何一点处的电场强度为零；导体内部任何一点处的电场强度为零；（2）导体表面处电场强度的方向，都与导导体表面处电场强度的方向，都与导体表面垂直体表面垂直.第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体物理学物理学第五版第五版4+ABneeEld导体表面为等势面导体表面为等势面推论：推论：导体为等势体导体为等势体lEd0d ABABlEU0d ABABlEU0E导体内各点电势相等导体内各点电势相等第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电
6、介质6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体物理学物理学第五版第五版5二二 静电平衡时导体上电荷的分布静电平衡时导体上电荷的分布+结论：结论：导体内部无净电荷，导体内部无净电荷，电荷只分布在电荷只分布在导体导体表面表面.00dqSES0E1实心导体实心导体0qS高斯高斯面面实心带电导体实心带电导体第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体物理学物理学第五版第五版600diiSqSE2空腔导体空腔导体 空腔内无电荷时空腔内无电荷时电荷分布在表面电荷分布在表面内表面？内表面？外表面？外表面？空腔带电导体空腔带电导体S高斯高斯面面第六章
7、第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体物理学物理学第五版第五版70d lEUABAB若内表面带电，必等量异号若内表面带电，必等量异号 结论：结论：空腔内无电荷时，空腔内无电荷时，电荷分布在外表面电荷分布在外表面,内表面无电荷内表面无电荷.0d0qSEiS与导体是等势体矛盾与导体是等势体矛盾ABS高斯高斯面面+空腔带电导体空腔带电导体第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体物理学物理学第五版第五版8 空腔内有电荷时空腔内有电荷时结论结论:空腔内有电荷空腔内有电荷+q时，空腔内表
8、面有感时，空腔内表面有感 应电荷应电荷-q，外表面有感应电荷外表面有感应电荷+q 0dSSE 0iq+S高斯高斯面面qq-q空腔导体空腔导体第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体物理学物理学第五版第五版9作作扁圆柱形高斯面扁圆柱形高斯面3 导体表面附近场强与电荷面密度的关系导体表面附近场强与电荷面密度的关系SESESd0E 0/S+0E S S第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体物理学物理学第五版第五版104导体表面电荷分布规律导体表面电荷分布规律EE,;0E+第六
9、章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体物理学物理学第五版第五版11 带电导体尖端附带电导体尖端附近的电场特别大，可近的电场特别大，可使尖端附近的空气发使尖端附近的空气发生电离而成为导体产生电离而成为导体产生放电现象生放电现象 尖端放电现象尖端放电现象 E第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体物理学物理学第五版第五版12+第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体物理学物理学第五版第五版13避雷针必须可靠接地避雷针
10、必须可靠接地避雷针的工作原理避雷针的工作原理+第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体物理学物理学第五版第五版14三三 静电屏蔽静电屏蔽 1屏蔽外电场屏蔽外电场E 用空腔导体屏蔽外电场用空腔导体屏蔽外电场 2屏蔽内电场屏蔽内电场q q+qq q接地空腔导体屏蔽内电场接地空腔导体屏蔽内电场第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体物理学物理学第五版第五版15 例例 有一外半径有一外半径R1=10 cm，内半径内半径R2=7 cm 的金属球壳，在球壳中的金属球壳，在球壳中放一半
11、径放一半径R3=5 cm的同心的同心金属球，若使球壳和球金属球，若使球壳和球均带有均带有q=10-8 C的正电的正电荷，荷，问问两球体上的电荷两球体上的电荷如何分布？球心电势为如何分布？球心电势为多少？多少？1R2R3Rqq第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体物理学物理学第五版第五版16解解)(031RrE作作球形高斯面球形高斯面2S作作球形高斯面球形高斯面1S1R2R3Rqq1S0S22dqSE1R1R2R3Rqqr2S)(423202RrRrqE第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质6-1 6-1 静电场
12、中的导体静电场中的导体物理学物理学第五版第五版17)(0213RrRE0d3S3SE0S42d4qSE)(421204RrrqE1R2R3Rq q q2 r3S1R2R3Rqqq2r3S1R1R1R1R2R3Rq r3S1R1R2R3Rqr4Sqq2球体上的电荷分布如图（球壳内表面带球体上的电荷分布如图（球壳内表面带 ，外表面带外表面带 ）qq2第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体物理学物理学第五版第五版18)(031RrE)(423202RrRrqE)(0213RrRE)(421204RrrqE1R2R3Rqq2q第六章第六章
13、 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体物理学物理学第五版第五版190dlEVo233dd201RRRlElE)211(41230RRRqV1031.231R2R3Rqq2qR1=10 cm，R2=7 cmR3=5 cm，q=10-8 C112dd43RRRlElE第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版20本章目录本章目录6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体6-2 6-2 静电场中的电介质静电场中的电介质6-3 6-3 电位移电位移 有介质时的高斯定理有介质时的高斯定理6-4 6-4 电容电容
14、 电容器电容器6-5 6-5 静电场的能量和能量密度静电场的能量和能量密度6-0 6-0 教学基本要求教学基本要求选择进入下一节：选择进入下一节：6-2 6-2 静电场中的电介质静电场中的电介质第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版1一一 电介质对电场的影响电介质对电场的影响 相对电容率相对电容率1r 相对相对电容率电容率电容率电容率r0 +-r+-00E r0EE 6-2 6-2 静电场中的电介质静电场中的电介质第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版2二二 电介质的极化电介质的极化无极无极分子：（氢、甲烷
15、、石蜡等）分子：（氢、甲烷、石蜡等）有极有极分子：（水、有机玻璃等）分子：（水、有机玻璃等）电介质电介质6-2 6-2 静电场中的电介质静电场中的电介质第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版3二二 电介质的极化电介质的极化无极无极分子：（氢、甲烷、石蜡等）分子：（氢、甲烷、石蜡等）有极有极分子：（水、有机玻璃等）分子：（水、有机玻璃等）电介质电介质6-2 6-2 静电场中的电介质静电场中的电介质第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版4+r-三三 电极化强度电极化强度VpP SlSlVpP lS：极化电荷面密
16、度：极化电荷面密度 p：分子电偶极矩分子电偶极矩：电极化强度电极化强度PP -+6-2 6-2 静电场中的电介质静电场中的电介质第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版5四四 极化电荷与自由电荷的关系极化电荷与自由电荷的关系r00EEEE 0rr1EE 0rr10rr1QQ +r-+d0EEE6-2 6-2 静电场中的电介质静电场中的电介质第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版6EP0r)1（EP0/r0000PEEE+r-+d0EEE1r电电极化率极化率0rr1第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版7本章目录本章目录6-1 6-1 静电场中的导体静电场中的导体6-2 6-2 静电场中的电介质静电场中的电介质6-3 6-3 电位移电位移 有介质时的高斯定理有介质时的高斯定理6-4 6-4 电容电容 电容器电容器6-5 6-5 静电场的能量和能量密度静电场的能量和能量密度6-0 6-0 教学基本要求教学基本要求选择进入下一节：选择进入下一节：6-3 6-3 电