第三篇 靜電場電容電介質(zhì)

第三篇靜電場電容電介質(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)表面形狀及相對位置設(shè)定義幾何條件

內(nèi)表面電容的計算第三頁，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~無外場時：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)分子對電場的影響1.無電場時電中性熱運(yùn)動---紊亂2.有電場時有極分子介質(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S內(nèi)的極化電荷有貢獻(xiàn)分子數(shù)密度外場在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)生場例1介質(zhì)細(xì)棒的一端放置一點電荷求:板內(nèi)的場解:均勻極化表面出現(xiàn)束縛電荷內(nèi)部的場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介電常數(shù)為的均勻各向同性線性電介質(zhì)P點的場強(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)充滿兩個等勢面之間例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