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兩共軸導(dǎo)體圓筒，內(nèi)筒外半徑為R₁，外筒內(nèi)半徑為R₂（R₂＜2R₁），其間有兩噌均勻電介質(zhì)，分界面半徑為a，內(nèi)層介電常量為ε₁，外層介電常量為ε₂=ε₁/2，兩電介質(zhì)的介電強(qiáng)度都是E_m，當(dāng)電壓升高時(shí)，哪層電介質(zhì)先擊穿？試證兩筒之間所允許的最大電勢(shì)差為：

長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)和它同軸的金屬圓筒構(gòu)成圓柱電容器，期間充滿(mǎn)相對(duì)介電常量為ε_r的均勻電介質(zhì)（如圖），設(shè)導(dǎo)線(xiàn)半徑為R₁，圓筒內(nèi)徑為R₂，沿導(dǎo)線(xiàn)單位長(zhǎng)度上的自由電荷λ₀，略去邊緣效應(yīng)，求：
（1）電介質(zhì)中的電場(chǎng)強(qiáng)度E、電位移D和極化強(qiáng)度P；
（2）兩極的電勢(shì)差U；
（3）電介質(zhì)表面的極化電荷面密度σ′。