2020年高中物理竞赛-电磁学篇C—13有导体和介质存在时的静电场：D矢量及其高斯定理(共15张PPT)

2020高中物理竞赛 电磁学篇C §13-8 D矢量及其高斯定理 一、电位移矢量： 实验结果介质充满电场时： 定义： 上式乘以 §13-8 1、将（2）式进行通量积分： 二、介质电场中高斯定理： §13-8 ----电位移 根据： 讨论： 自由电荷 ----有介质时的高斯定理或 的高斯定理 电位移通量只与闭合曲面所包围的自由电荷有关，但 本身与自由电荷和极化电荷都有关 §13-8 说明： 是一个辅助物理量，没有明显的物理意义，但有介质时，计算 通量比计算 通量简便 以上讨论的是各向同性介质， 方向一致 §13-8 　 [例4]半径为R 的金属球带有正电荷q0，置于一均匀无限大的电介质中(相对介电常数为r)，求球外的电场分布。 解:电场分布球对称性 取半径为r并与金属球同心的球面S为高斯面 方向沿径向向外 或 电介质中的电场分布为 一.带电体的能量 设物体带有电量q时，相应电势为U §13-9 电容器的能量 将电荷元dq从无限远处移到该带电体上，外力需作功 带电体具有的电势能 二.带电电容器的能量 将dq由B板移到A板，外力需作功 带电电容器的能量为 §13-9 三.电场的能量 以平板电容器为例：设极板面积为S，两极板间距离为d,板间充满介电常数为 的电介质 单位体积的能量(电场能量密度)为 §13-9 任意电场中所储存的能量为 讨论： 电场具有能量是电场物质性的一种表现 §13-9 [例7]真空中一个半径为R的薄球壳，其上带有均匀分布的电荷Q，求静电场的总能量 解：电场分布在球壳的外部空间 §13-9