导体和电解质中的静电场

大物 第十章 导体和电解质中的静电场，分享了静电场中的导体、电容和电容器、静电场中的电介质、静电场的能量的知识。

导体和电解质中的静电场

• 静电场中的导体
  • 导体的静电平衡状态
    • 1. 静电平衡状态
      • 导体内部和表面都没有电荷的宏观移动。
    • 2. 静电平衡条件：
      • 1. 导体内部的电场强度处处为零
      • 2. 导体表面的场强垂直于导体表面.
  • 导体达到静电平衡时的性质
    • 电势分布
      • 导体是一个等势体，导体表面是等势面。
    • 电荷分布（实心导体）
      • 导体处于静电平衡时，电荷只分布在导体表面，导体内部无电荷。
    • 场强分布
      • 导体内部场强处处为零 E=0
      • 导体表面附近的场强
        • 方向：垂直于导体表面
        • 大小：
    • 导体表面电荷分布与导体形状(曲 率）的关系：
  • 空腔导体与静电屏蔽
    • 空腔内没有带电体
      • 电荷分布：空腔导体内表面上处处没有电荷，电荷只分布在导体外表面
      • 电场分布：不论空腔导体外部的带电体如何分布， 空腔内部空间各点的场强 处处为零。
      • 电势分布：空腔内电势处处相等。
    • 空腔内有带电体
      • 腔外带电体的变化(大 小、位置)， 不会影响腔内电场（腔内有无带电体均如 此）
      • 腔内带电体位置的移动不影响腔外电场, 但是，腔内带电体电量的变化影响腔 外电场。
    • 静电屏蔽
      • 接地空腔导体可使腔内、腔外互不影响，实现完全的静电屏蔽。
      • 封闭导体壳不论是否接地，内部电场不受壳外电荷影响
      • 接地封闭导体壳外部电场，不受壳内电荷的影响
• 电容和电容器
  • 电容
    • 定义
      • 导体带电量与其电压之比
    • 孤立导体球的电容
  • 电容器的电容
    • 平板电容器(S、 d )
    • 球形电容器的电容
    • 圆柱形电容器(l、 RA、RB)
  • 电容器的串联和并联
    • 电容器的并联
      • • 并联相当于增大平板电容面积，等效电容增大
        • • 电容并联耐压不变
    • 电容器的串联
      • • 串联相当于增大平板电容的d，等效电容减少
        • 电容串联提高耐压
• 静电场中的电介质
  • 电介质对电容的影响
    • • 相对介电常数，是电介质的一个特性常数
  • 电介质
    • 分类
      • 无极分子电介质
        • 分子的正、负电荷中心重合
      • 有无极分子电介质
        • 分子的正、负电荷中心不重合
    • 分子电矩
      • • 等效于电偶极子
  • 电介质的极化
    • 无极分子电介质的极化
      • 位移极化
    • 有极分子电介质的极化
      • 转向极化
  • 极化强度矢量
    • 电极化强度矢量
      • 描述电介质在外电场作用下被极化程度强弱的物理量
      • 等于单位体积内分子电矩的矢量和
    • 电极化强度和场强的关系
  • 极化电荷与极化强度矢量关系
    • 极化面电荷密度
      • 电介质的极化强度 的大小P等于极化电荷面密度
    • 极化电荷q'与 极化强度的关系
      • 极化强度对任意闭合曲面的通量, 等于该曲面内包围的极化电荷总量的负值。
  • 有电介质时的高斯定理 电位移矢量
    • 电位移矢量
      • 静电场中电位移矢量的通量等于闭合面内包围的自由电荷的代数和, 与极化电 荷无关
      • 各向同性电介质
    • 有介质时的高斯定理
• 静电场的能量
  • 电容器储能
    • 使电容器带电Q ，则外力作功共为
    • 外力作的功全部储存在电容器中
  • 电场的能量
    • 电容器的能量是储存在电容器的电场中
    • 电场能量密度
    • 电场能量
      • 任何带电系统的电场中所储存的总能量