静电场中电介质现象及其应用研究

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1、理科类铜仁学院本科学生毕业论文题目：静电场中电介质现象及其应用研究系别：物理与电子科学系专业：物理学届次：2012届学号:2008050019姓名：刘林松指导老师：宋谋胜铜仁学院物理与电子科学系2012年6月4日12静电场中电介质现象及其应用研究刘林松摘要：电介质极化是电磁学中一个很重要的现象，在静电场中起着重要的作用。因此，研究静电场中电介质现象及其应用很有必要。本文系统地研究了静电场中电介质的极化机理、电介质静电场的特点及其物理量、基本规律以及求解电介质中场强的基本方法，并结合相关例题论证了这些

2、方法。关键字：静电场；电介质；极化电荷；应用InvestigationofthedielectricphenomenaanditsapplicationsintheelectrostaticfieldLiuLinsongAbstract:Thedielectricpolarizationisaveryimportantphenomenonintheelectromagneticsandplaysanimportantroleintheelectrostaticfield.Therefore,itis

3、necessarytostudythedielectricphenomenaanditsapplicationsintheelectrostaticfield.Inthispaper,thepolarizationmechanism,thecharacteristicofdielectricelectrostaticfieldanditsphysicalquantities,basiclaw,aswellasthebasicsolutionofelectricfieldintensityindiel

4、ectricweresystematicallystudied.Andthesemethodswereprovedbyrelevantexamples.Keywords:Electrostaticfield;Thedielectric;Polarizationcharge;Application1引言电介质就是绝缘介质，通常情况下它们是不导电的，在无外电场的情况下电介质呈中性。但是在有外电场存在的情况下，电介质将发生极化而产生极化电荷，它们在电介质内部产生未被抵消的极化电偶极矩，这些电偶极矩会受到电

5、场的力作用而形成极化电场，从而与外电场一起构成总的电场。当然电介质这一极化而形成总电场的过程需要一个时间，而不是瞬间就能够完成[1]。静电场中的电介质问题是电磁学的重要内容，与实际问题的联系更密切，如经常用到的电容、以及电介质材料结构等[2]。由于电介质在外电场的作用下产生了极化电荷，从而致使极化后的总电场发生了变化，这样一定会伴随着引起多个重要物理量的变化，如，电容、场强、极化电荷、电位移矢量等。目前，在我们所学的教材或者所看过的参考文献中，虽然对电介质有一定研究，但对电介质在静电场中的特性表现以

6、及所伴随产生的有关极化却涉及较少。有关电介质各个知识点的衔接较零乱同时各课程在电介质方面的教学内容较显脱节[3]12，使我们对电介质特性、极化机理以及极化后多个物理量的变化等缺乏深入而统一的理解。因此，本文通过大量查找相关资料，系统地归纳和分析了静电场中电介质的极化现象与机制、极化后的物理特性及规律。本文将试图从以下几方面进行研究：（1）电介质的极化现象及其极化机理。（2）电介质静电场的特点。（3）电介质静电场的物理量。（4）电介质静电场的基本规律。（5）电介质静电场的场强求法分析并举例论证。2电介

7、质的极化现象及其极化机理众所周知,任何物质的分子都是由原子组成，也就是说每个原子都是由等量的正电荷和负电荷所组成。在没有经过外电场作用情况下，微观上处处都呈电中性。也就是说，任何物质分子的代数和都为零。这些物质中的电子被束缚在它所属的原子核周围，以致它们只能在原子分子范围内做微观上的移动，不能进行宏观上的位移，也就是说其是不能导电的，我们就把它称之为电介质[4]。电介质未处于外电场中时,一般呈电中性,在外电场作用下,介质表面将出现束缚电荷,这种现象称为电介质的极化[5]。不同的物质分子，电荷在整个空

8、间的分布是相异的。物质分子中正负电荷都不是集中在一点上。当无外场作用时，分子的正负电荷的“有效中心”是重合在一起的，整个分子没有偶极矩，把这种分子称为无极分子。反之，即使无外电场作用，分子的正负电荷的重心不会重合，尽管分子中正负电荷量的代数和仍然为零，但其等量的正负电荷重心会相互错开，形成电偶极矩，称为分子的固有极矩，把这种分子叫做有极分子。但是无论是有极分子还是无极分子，介质都是不显电性的。当有外场作用时，无论无极分子还是有极分子都要发生极化。根据极化的效果，可以把