習(xí)題集P9一選擇題4C6C8A二填空題1ppt課件

1、習(xí)題集習(xí)題集P9一、選擇題一、選擇題4、C；6、C；8、A二、填空題二、填空題7、3krmvL習(xí)題集習(xí)題集P17一、選擇題一、選擇題6、D；8、C作業(yè)：作業(yè)：p25一、選擇：一、選擇：1、B;0+a-ax-q+qpP點(diǎn)場強(qiáng)：點(diǎn)場強(qiáng)：202044axqaxqEx3022021214xqaaxxaxxq2、DE3、C4.xya0-+xdxxEd12204eaxdxEdEd 右側(cè)對稱負(fù)電荷元的場：右側(cè)對稱負(fù)電荷元的場：左側(cè)正電荷元的場：左側(cè)正電荷元的場：P22204eaxdxEd它們的矢量和為它們的矢量和為2322022022cosaxxdxaxdxdExidExxya0-+xdxx P點(diǎn)總電場為點(diǎn)

2、總電場為:0232202axxdxEx引入新變量引入新變量22ax PaadaxaxdEaaxxx020210230023222202112244422iEExx選擇選擇A8. 求求a,b ,c處電場強(qiáng)度的大小。處電場強(qiáng)度的大小。 abc+ + E1E1E1E2E2E2012E022E021EEEb021EEEc021EEEa選擇選擇B12此題是平行無限大均勻帶電板的電場疊加的例：此題是平行無限大均勻帶電板的電場疊加的例：1。ROb細(xì)圓環(huán)電荷線密度細(xì)圓環(huán)電荷線密度Rq2由對稱性知，假設(shè)圓環(huán)無缺口，由對稱性知，假設(shè)圓環(huán)無缺口，圓心處的場強(qiáng)應(yīng)為零?，F(xiàn)將缺口圓心處的場強(qiáng)應(yīng)為零?，F(xiàn)將缺口補(bǔ)齊，相當(dāng)于在

3、待求電場上疊加補(bǔ)齊，相當(dāng)于在待求電場上疊加了一個(gè)點(diǎn)電荷的場，合場為零：了一個(gè)點(diǎn)電荷的場，合場為零：0420RebE待待求求eeRqbeRbE3022084待待求求方向由環(huán)心指向缺口。方向由環(huán)心指向缺口。用補(bǔ)缺法求延續(xù)分布電荷的場用補(bǔ)缺法求延續(xù)分布電荷的場二、填空：二、填空：210;2q、3。Er21rE R均勻帶電，半徑為均勻帶電，半徑為R的空的空心球殼，球內(nèi)電場為零，心球殼，球內(nèi)電場為零，球外電場等同于點(diǎn)電荷的球外電場等同于點(diǎn)電荷的場，該點(diǎn)電荷位于球心，場，該點(diǎn)電荷位于球心，電量與球殼電荷同。電量與球殼電荷同。E=02r4qE0三、計(jì)算與證明題三、計(jì)算與證明題計(jì)算與證明計(jì)算與證明: 11ay

4、aaABCDxo由對稱性知，由對稱性知，o點(diǎn)的電場必沿點(diǎn)的電場必沿y軸方向。軸方向。AB, CD兩線段在兩線段在o點(diǎn)點(diǎn)的電場相互抵消。半園上的元的電場相互抵消。半園上的元段段ds=ad帶電荷帶電荷dq=ad,它它的場為的場為 ：d dsEdEdeadqEd204將將 的的y分量加起來，就得到分量加起來，就得到o點(diǎn)的電場：點(diǎn)的電場：EdjajadjajaadjadqE000000202024cossin44sin4sin 計(jì)算與證明計(jì)算與證明: 21R)(3)(32030RrerRRrerErr電荷體密度電荷體密度343RQErRo)(4)(42030RrerQRrerRQErr計(jì)算與證明計(jì)算與

5、證明: 23R高斯高斯面面電荷體密度電荷體密度rRQ22內(nèi)徑為內(nèi)徑為r, 外徑為外徑為r+dr的球殼體積：的球殼體積：drrVd24上述球殼所帶電荷：上述球殼所帶電荷：222242RQrdrdrrrRQdVdq高斯面內(nèi)電荷：高斯面內(nèi)電荷：r22022RQrRQrdrdqqr球內(nèi)高斯面上電場：球內(nèi)高斯面上電場：球球體體表表面面電電場場強(qiáng)強(qiáng)度度2022224414RQRQrrrqE00電介質(zhì)：電介質(zhì)： 電阻率很大，導(dǎo)電才干很差的物質(zhì)，它電阻率很大，導(dǎo)電才干很差的物質(zhì)，它的電子與原子核的結(jié)合力很強(qiáng)，電子被束縛在原子的電子與原子核的結(jié)合力很強(qiáng)，電子被束縛在原子核的周圍，只能在原子、分子范圍內(nèi)作微小位移

6、。核的周圍，只能在原子、分子范圍內(nèi)作微小位移。因此這類物質(zhì)不能導(dǎo)電，稱為絕緣體或電介質(zhì)。因此這類物質(zhì)不能導(dǎo)電，稱為絕緣體或電介質(zhì)。7-6-1靜電場中的電介質(zhì)靜電場中的電介質(zhì) 電極化密度電極化密度一、靜電場中的電介質(zhì)：一、靜電場中的電介質(zhì)：二二. .電介質(zhì)極化電介質(zhì)極化1 1、電介質(zhì)分子構(gòu)造、電介質(zhì)分子構(gòu)造正常情況下，電子相對于正常情況下，電子相對于核球?qū)ΨQ分布，原子的正、核球?qū)ΨQ分布，原子的正、負(fù)電荷中心重合在一同負(fù)電荷中心重合在一同+ -+ -l qp1 1有極分子有極分子2 2無極分子無極分子有極分子有極分子(a)HCl(b)H2O(c)NH3無電場時(shí)無電場時(shí)熱運(yùn)動熱運(yùn)動-紊亂紊亂 電中性

7、電中性無極分子無極分子+-2 2無極分子無極分子(b)CH4(a)He2. 電介質(zhì)極化電介質(zhì)極化位移極化和取向極化位移極化和取向極化1 1、位移極化、位移極化 無極分子極化表示圖無極分子極化表示圖+ -+pE0+E0極化電荷極化電荷0EEE2取向極化取向極化有極分子取向極化表示圖有極分子取向極化表示圖有極分子有極分子0外E外E+pffEpM外E外附EEE+極化電荷極化電荷V宏觀上無限小微宏觀上無限小微觀上無限大的體觀上無限大的體積元積元VVpPiilimip每個(gè)分子的每個(gè)分子的電偶極矩電偶極矩3.3.電極化強(qiáng)度電極化強(qiáng)度P1 1定義：定義：2極化強(qiáng)度與極化電荷的數(shù)量關(guān)系極化強(qiáng)度與極化電荷的數(shù)量

8、關(guān)系位移極化位移極化lnsdElnsdE2dV內(nèi)一切分子電偶極矩內(nèi)一切分子電偶極矩的矢量和的矢量和:l qpildsdVpPicosll極化電荷面密度：極化電荷面密度：nPPcos斜圓柱體的體積斜圓柱體的體積:cosldsdV 二、介質(zhì)極化的運(yùn)用：二、介質(zhì)極化的運(yùn)用：1。微波爐：食物從內(nèi)到外同時(shí)加熱；。微波爐：食物從內(nèi)到外同時(shí)加熱；變成炸彈的雞蛋變成炸彈的雞蛋2、高頻電療：、高頻電療：在高頻電場作用下，電介質(zhì)分子反復(fù)極化；在高頻電場作用下，電介質(zhì)分子反復(fù)極化；3、工業(yè)上的運(yùn)用、工業(yè)上的運(yùn)用電容傳感器電容傳感器: 以各種類型的電容為傳感元件以各種類型的電容為傳感元件,將被測物理量的變化將被測物理

9、量的變化變化為電容的變化變化為電容的變化平行板電容器電容平行板電容器電容:dscr0電容傳感器分為三種類型電容傳感器分為三種類型:變間隙式變間隙式;變面積式變面積式;變介電常數(shù)式變介電常數(shù)式一變間隙式一變間隙式d板間隙變化板間隙變化 d，電容，電容器電容增量：器電容增量：dSddSCddddC110dSC0,dd dC122與待測物相連與待測物相連實(shí)踐運(yùn)用中，為改善非線性，提高靈敏度常采用差動式實(shí)踐運(yùn)用中，為改善非線性，提高靈敏度常采用差動式2與待測物相連與待測物相連1232上移上移 d，電容器總，電容器總電容改動量：電容改動量：ddSddSC20112 ddddCdC的非線性得到改善，的非線

10、性得到改善，C改動提高了兩倍改動提高了兩倍二變面積型二變面積型122與待測物相連與待測物相連ab a極板極板2有位移有位移 a，電，電容器電容改動量：容器電容改動量：dbaadabCaaadab1aaC0優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1 C a線性；線性；2 a大小不受限制大小不受限制三變介電常數(shù)三變介電常數(shù)丈量油罐內(nèi)油位的電容式傳感器丈量油罐內(nèi)油位的電容式傳感器123DdLH傳感器的電容：傳感器的電容：HdDCrln20HLdDln20HdDCr1ln2007.6-2 7.6-2 電位移矢量電位移矢量D有電介質(zhì)時(shí)的的高斯定理有電介質(zhì)時(shí)的的高斯定理一、電位移矢量一、電位移矢量1、極化電場是有勢場、極化電場是有勢

11、場0l dE2、介質(zhì)中的高斯定理、介質(zhì)中的高斯定理 真空中真空中0iiqsdE介質(zhì)中介質(zhì)中00iiqqsdE以平行板電容器為例以平行板電容器為例:AB+0EEPs1s2選柱形閉合曲面選柱形閉合曲面為高斯面為高斯面:00qqsdEi020sqi2ssdP00iqsdPEAB+0EEPs1s20iqsdDPED0引入引入:+經(jīng)過閉合曲面的電位移通量等于該閉合曲面所包圍的經(jīng)過閉合曲面的電位移通量等于該閉合曲面所包圍的自在電荷的代數(shù)和自在電荷的代數(shù)和有介質(zhì)時(shí)的高斯定理有介質(zhì)時(shí)的高斯定理:各向同性均勻介質(zhì)各向同性均勻介質(zhì):EEPEDr00闡明闡明:(1)閉合曲面的電位移通量只和曲面內(nèi)的自閉合曲面的電位移

12、通量只和曲面內(nèi)的自在電荷有關(guān)在電荷有關(guān)(2)電位移矢量不僅決議于自在電荷的分布電位移矢量不僅決議于自在電荷的分布,還和極化電荷還和極化電荷的分布有關(guān)的分布有關(guān)例例1:平行板電容器帶電量為平行板電容器帶電量為Q0,在負(fù)極板附近充上一層相對介在負(fù)極板附近充上一層相對介電常數(shù)為電常數(shù)為r的電介質(zhì)的電介質(zhì)求求:(1)板間空氣中的板間空氣中的 (2)電介質(zhì)中的電介質(zhì)中的1D1E和和1P2D2E和和2PAB+Q0(0) r解解:(1)做柱形高斯面做柱形高斯面:s1s201iqsdD1021ssDAB+Q0(0) rs1s201DED011DE 00又又:PED001P01D001E01PAB+Q0(0)

13、rs1s2(2)做柱形高斯面做柱形高斯面:01iqsdD1021ssD01DEDrDE022又又:PED0EEPr00202DrE002rP002rP002AB+Q0(0) rs1s2AB+Q0(0) r21DD1E2E rAB+Q0(0)21DD1E2E闡明闡明:(1)電位移線起始于正的電位移線起始于正的自在電荷自在電荷,止于負(fù)的自在止于負(fù)的自在電荷電荷;(2)電場線起止于各種正、負(fù)電場線起止于各種正、負(fù)電荷，包括自在電荷和極化電荷，包括自在電荷和極化電荷；電荷；3在均勻介質(zhì)中極化電荷的產(chǎn)生使介質(zhì)中場強(qiáng)減小了在均勻介質(zhì)中極化電荷的產(chǎn)生使介質(zhì)中場強(qiáng)減小了rEE04介質(zhì)中電極化強(qiáng)度線從負(fù)極化電荷

14、指向正極化電荷介質(zhì)中電極化強(qiáng)度線從負(fù)極化電荷指向正極化電荷例例2:平行板電容器面積為平行板電容器面積為S，帶電量為，帶電量為Q0,極板間充有兩層相極板間充有兩層相對介電常數(shù)為對介電常數(shù)為r1、r2的電介質(zhì)，厚度分別為的電介質(zhì)，厚度分別為d1、d2 ，并且被一層導(dǎo)體板隔開并且被一層導(dǎo)體板隔開求求:電容器的電容。電容器的電容。 r2 r1AB+Q0(0) 0- 0解法一：解法一：由電容器電容定義求電容由電容器電容定義求電容ABVQC 加上介質(zhì)后，加上介質(zhì)后，AB極板間的電勢：極板間的電勢：BAABl dEVBCCAl dEl dE21C r2 r1AB+Q0(0) 0- 02111201ddddA

15、Bl dEl dEV2211dEdE22001100ddrr電容器電容電容器電容ABVQC 220011000dSQdSQQrr2112210ddSrrrr0 xC r2 r1AB+Q0(0) 0- 0電容器總電容電容器總電容C：2112210ddSCrrrr解法二：解法二：可以看作電容器串聯(lián)：可以看作電容器串聯(lián)：1101dSCr2202dSCr21111CCC總結(jié)：總結(jié)：1、EPE0EEE001iqsdDPED0計(jì)算極化強(qiáng)度：計(jì)算極化強(qiáng)度：01iqsdDDEDEPED0P8兩個(gè)電容器兩個(gè)電容器2，接上電動勢恒定的，接上電動勢恒定的電源充電。在電源堅(jiān)持聯(lián)接的情況下；電源充電。在電源堅(jiān)持聯(lián)接的情

16、況下；假設(shè)把電介質(zhì)充入電容器假設(shè)把電介質(zhì)充入電容器2中，電容器中，電容器2極板上的電量極板上的電量 (填增大、減小、填增大、減小、不變不變)(95,98,增大增大,增增大大,增大增大)解解:電源堅(jiān)持聯(lián)接電源堅(jiān)持聯(lián)接,2u把電介質(zhì)充入電容器把電介質(zhì)充入電容器2中中2c電容器電量電容器電量:Q2QQ9. 一空氣平行板電容器一空氣平行板電容器,兩極板間距為兩極板間距為d，極板上帶電量分，極板上帶電量分別為別為+q和和-q，板間電勢差為，板間電勢差為U在忽略邊緣效應(yīng)的情況下，在忽略邊緣效應(yīng)的情況下，板間場強(qiáng)大小為板間場強(qiáng)大小為,假設(shè)在兩板間平行地插入一厚度為假設(shè)在兩板間平行地插入一厚度為t (td)的金屬板，那么板間電勢差變?yōu)榈慕饘侔澹?/p>