高二物理競(jìng)賽高斯定律 課件

1高斯定律有電荷，就會(huì)激發(fā)電場(chǎng)。因此，不但自由電荷要激發(fā)電場(chǎng)，電介質(zhì)中的束縛電荷同樣也要在它周?chē)臻g(無(wú)論電介質(zhì)內(nèi)部或外部)激發(fā)電場(chǎng)。1.有電介質(zhì)存在的靜電場(chǎng)按電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理：總場(chǎng)強(qiáng)自由電荷激發(fā)的場(chǎng)強(qiáng)束縛電荷激發(fā)的場(chǎng)強(qiáng)對(duì)于右半部分，同理可得：(1)又，左右兩部分的電勢(shì)差相等：此外由電荷守恒：(2)由(1)(2)故板間電場(chǎng)強(qiáng)度為：(1)(1)板間充了電介質(zhì)后的電壓為：(2)電介質(zhì)的電極化強(qiáng)度為：由于P1的方向與E1相同，即垂直于電介質(zhì)表面，故：討論題：(1)(2)(3)(4)一平行板電容器中充滿(mǎn)相對(duì)介電常量為的各向同性均勻電介質(zhì)。已知介質(zhì)的面束縛電荷密度為，則面束縛電荷在電容器中產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為：

結(jié)論：面束縛電荷在空間產(chǎn)生的電場(chǎng)如同兩均勻帶電平面在空間產(chǎn)生的電場(chǎng)。E0E’E電容器的總電場(chǎng)：其中由自由電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)為：則由電介質(zhì)的面束縛電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)為：E=E0+E’

E=E0–E’又：結(jié)論：面束縛電荷在空間產(chǎn)生的電場(chǎng)如同兩均勻帶電平面在空間產(chǎn)生的電場(chǎng)。＋＋＋＋＋＋＋＋Rq無(wú)限大均勻電介質(zhì)例5-3-2

一個(gè)半徑為R、電荷為q的金屬導(dǎo)體球，浸在一個(gè)大油箱中，油的相對(duì)介電常量為，求球外的電場(chǎng)分布以及貼近金屬球表面的油面上的束縛電荷總量q’。解：(1)求解電場(chǎng)分布。由自由電荷q和電介質(zhì)分布的球?qū)ΨQ(chēng)性可知，E和D的分布也具有球?qū)ΨQ(chēng)性，故作一球面高斯面，如圖所示，?PD，ErS--------方向沿徑向向外真空中由D

高斯定律可知：(2)求解束縛電荷的總量q’。由于q’

均勻分布，故它在r

處產(chǎn)生的電場(chǎng)為：而自由電荷在r

處產(chǎn)生的電場(chǎng)為：E=E0+E’

(2)利用D

高斯定律即分界面兩側(cè)電位移矢量的法向分量相等。在界面上無(wú)自由電荷存在時(shí)，E

的切向分量和D

的法向分量是連續(xù)的——靜電場(chǎng)的邊界條件小結(jié)D1nD2nen1en2(3)越過(guò)界面時(shí)D線方向的改變D2D1D

線的折射定律D2tD2nD1tD1n討論題：在相對(duì)介電常量為的介質(zhì)中挖去一個(gè)扁平的圓柱空腔，直徑為d，高為b(d>>b)，外電場(chǎng)E

垂直通過(guò)圓柱體底面，則在空腔中的電場(chǎng)強(qiáng)度為

。由邊界條件可知：注：D

和E

同向E’EDnRD分析：由D

高斯定律D在交界面處連續(xù)殼外是真空2.一帶電量為q、半徑為R

的金屬球殼，殼內(nèi)充滿(mǎn)介電常數(shù)為的各向同性的電介質(zhì)，殼外是真空，則此球殼的電勢(shì)為

。4.靜電場(chǎng)的邊界條件在兩種電介質(zhì)的交界面兩側(cè)，電場(chǎng)