第三篇 靜電場(chǎng)電容電介質(zhì)

第三篇靜電場(chǎng)電容電介質(zhì)第一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四例求真空中孤立導(dǎo)體球的電容(如圖)設(shè)球帶電為解：導(dǎo)體球電勢(shì)導(dǎo)體球電容介質(zhì)幾何問題欲得到的電容?孤立導(dǎo)體球的半徑由孤立導(dǎo)體球電容公式知第二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四二.導(dǎo)體組的電容由靜電屏蔽--導(dǎo)體殼內(nèi)部的場(chǎng)只由腔內(nèi)的電量和幾何條件及介質(zhì)決定(相當(dāng)于孤立)腔內(nèi)導(dǎo)體表面與殼的內(nèi)表面形狀及相對(duì)位置設(shè)定義幾何條件

內(nèi)表面電容的計(jì)算第三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四典型的電容器平行板d球形柱形第四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四例求柱形電容器單位長度的電容設(shè)單位長度帶電量為柱形<<解：第五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四§5電介質(zhì)及其極化polarization一.電介質(zhì)的微觀圖象+-+-+有極分子polarmolecules無極分子non~無外場(chǎng)時(shí)：有極分子無極分子第六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四二.電介質(zhì)分子對(duì)電場(chǎng)的影響1.無電場(chǎng)時(shí)電中性熱運(yùn)動(dòng)---紊亂2.有電場(chǎng)時(shí)有極分子介質(zhì)均勻位移極化displacement~邊緣出現(xiàn)電荷分布無極分子介質(zhì)稱極化電荷或稱束縛電荷Polarizationchargesboundcharges取向極化(orientation

polarization)共同效果第七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四電偶極子排列的有序程度反映了介質(zhì)被極化的程度排列愈有序說明極化愈烈量綱3.描述極化強(qiáng)弱的物理量--極化強(qiáng)度Polarizationvector宏觀上無限小微觀上無限大的體積元定義單位每個(gè)分子的電偶極矩第八頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四三.極化強(qiáng)度與極化電荷的關(guān)系1.小面元dS對(duì)面S內(nèi)極化電荷的貢獻(xiàn)在已極化的介質(zhì)內(nèi)任意作一閉合面SS

將把位于S

附近的電介質(zhì)分子分為兩部分一部分在S

內(nèi)一部分在S外電偶極矩穿過S的分子對(duì)S內(nèi)的極化電荷有貢獻(xiàn)分子數(shù)密度外場(chǎng)在dS附近薄層內(nèi)認(rèn)為介質(zhì)均勻極化第九頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四如果/2落在面內(nèi)的是負(fù)電荷如果>/2落在面內(nèi)的是正電荷所以小面元ds對(duì)面內(nèi)極化電荷的貢獻(xiàn)2.在S所圍的體積內(nèi)的極化電荷與的關(guān)系第十頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四介質(zhì)外法線方向內(nèi)^^^3.電介質(zhì)表面極化電荷面密度第十一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四四.電介質(zhì)的極化規(guī)律1.各向同性線性電介質(zhì)isotropylinearity2.各向異性線性電介質(zhì)anisotropy介質(zhì)的電極化率張量描述無量綱的純數(shù)與無關(guān)與、與晶軸的方位有關(guān)第十二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四3.鐵電體ferroelectrics主要宏觀性質(zhì)1)電滯現(xiàn)象2)居里點(diǎn)3)介電常數(shù)很大非線性電容：用于振蕩電路和介質(zhì)放大器中類似于鐵磁體與間非線性，沒有單值關(guān)系。第十三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四五.自由電荷與極化電荷共同產(chǎn)生場(chǎng)例1介質(zhì)細(xì)棒的一端放置一點(diǎn)電荷求:板內(nèi)的場(chǎng)解:均勻極化表面出現(xiàn)束縛電荷內(nèi)部的場(chǎng)由自由電荷和束縛電荷共同產(chǎn)生例2平行板電容器自由電荷面密度為充滿相對(duì)介電常數(shù)為的均勻各向同性線性電介質(zhì)P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)？共同產(chǎn)生第十四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四單獨(dú)普遍?共同產(chǎn)生聯(lián)立第十五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四均勻各向同性電介質(zhì)充滿兩個(gè)等勢(shì)面之間例3導(dǎo)體球置于均勻各向同性介質(zhì)中如圖示求：場(chǎng)的分布緊貼導(dǎo)體球表面處的極化電荷兩介質(zhì)交界處的極化電荷第十六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四解：1)場(chǎng)的分布導(dǎo)體內(nèi)部<內(nèi)<<^^內(nèi)<<^^>^第十七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期四2)求緊貼導(dǎo)體球表面處的極化電荷^^3)兩介質(zhì)交界處極化電荷(自解)第十八頁，共二十頁，編輯于2023年，星