静电场中的电介质-.ppt

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1、无极分子的极化是由于分子中的正负电荷中心在外电场作用下发生相对位移的结果----位移极化诱导电偶极矩二、电介质的极化1.无极分子的极化诱导电矩pe方向与E0的方向大致一样极化电荷外电场E0越强，诱导电偶极矩pe越大束缚电荷击穿！——电介质处于外电场E0中时，电荷重新分布的现象击穿场强有极分子的极化是由于分子电偶极子在外电场的作用下发生转向的结果----转向极化2.有极分子的极化束缚电荷极化电荷力矩外电场E0越强，分子电矩pe的转向排列也越整齐击穿！击穿场强有极分子的极化也存在位移极化，但效果很小。在外电场的作用下，电介质表面上会出现极化电荷————电介质的极化在介质表面出现的电荷是束

2、缚电荷（极化电荷），且外电场越强，电介质表面出现束缚电荷越多极化（束缚）电荷也会激发电场，使电场的分布发生变化在外电场中，均匀介质内部各处仍呈电中性，只在介质表面出现极化电荷。极化电荷不能离开电介质到其它带电体，也不能在电介质内部自由移动，它不象导体中的自由电荷能用传导方法将其引走，是一种束缚电荷。介质极化：无电荷宏观移动，只有微观迁移，对应束缚电荷的变化；静电感应：有自由电荷的宏观移动，出现感应电荷。无外场下，所具有的电偶极矩称为固有电偶极矩；有外电场时，产生的电偶极矩称感应电偶极矩（约是前者的10-5)。无极分子只有位移极化，感生电矩的方向沿外场方向；有极分子有上述两种极化机制，

3、取向极化远强于位移极化（约大一个量级）。极化电荷的电场使介质中实际电场减弱。电解质极化特点电解质极化特点电介质导体导电性不导电导电在静电场中电子和原子核在电场力作用下在原子范围内作微观的相对位移自由电子在电场力作用下脱离所属原子作宏观移动静电平衡时内部场强E≠0内部场强E=0三、电极化强度无外场时：电介质中任一小体积元V内所有分子的电矩矢量和为零，即有外场时：电介质被极化，，且外场越强，电介质极化程度越高，越大1.电极化强度矢量定义：单位体积内分子电矩的矢量和为电极化强度，即----反映了电介质的极化程度可见，电介质的极化程度可由体积元V内的大小描述----反映了电介质的极化程度

4、的物理量是所选小体积元V内一点的电极化强度。当电介质中各处的电极化强度的大小和方向均相同时，则称为均匀极化，其电介质称为各向同性电介质；注意：------反映了电介质的极化程度电极化强度P不仅与外电场有关，而且还与极化（束缚）电荷所产生的电场有关；极化（束缚）电荷也会激发电场，也产生附加场强，使电场的分布发生变化设在均匀介质中，单位体积内的分子数为n电介质放入电场中，每个分子产生诱导电矩极化强度在均匀介质中，截取一个长为l，底面积为dS，体积为dV的小斜柱，斜柱的轴线与电极化强度的方向平行小斜柱的体积由于极化而穿过面元dS的束缚电荷为通量2.电极化强度P与极化电荷的关系（以无极分子

5、为例）在介质内部可以任取一闭合曲面S，则由于极化而穿过此闭合曲面S的束缚电荷（即S外侧面上的极化电荷)为高斯面内的极化电荷等于极化强度对该闭合曲面通量的负值高斯面的极化强度P的通量等于该闭合曲面内的极化电荷总量的负值S内包含与q’外等量异号的极化电荷这是束缚电荷与电极化强度的普遍关系式之一3.电极化强度P与场强E的实验关系在各向同性电介质中，某点处的电极化强度与该点处的合场强有如下的实验关系：电介质中某点的场强，是由外电场和极化电荷的电场叠加而成电极化率e是与电介质有关的量；对各向同性的电介质，e为常数从原来处处电中性变成出现了宏观的极化电荷可能出现在介质表面(均匀介质),面分布

6、可能出现在整个介质中(非均匀介质),体分布退极化场极化电荷会产生电场——附加场(退极化场)极化过程中：极化电荷与外场相互影响、相互制约，过程复杂——达到平衡(不讨论过程)平衡时总场决定了介质的极化极化电荷4.电极化强度P与极化电荷面密度，的关系则介质宏观表面的极化电荷的面密度为（1）若面元dS处在电介质表面上，而电介质极化后，其表面上的极化电荷面密度等于极化强度矢量在表面法线方向的分量讨论：在电介质表面上，<900的地方出现一层正极化电荷，>900的地方出现一层负极化电荷。对于各向同性电介质介质，由于则有（2）若在两种电介质的界面上界面上极化电荷面密度为这是束缚电荷与电极化强度

7、的普遍关系式之二由于极化，分界面上会出现极化电荷讨论：若介质2是真空若介质2是金属同一各向同性介质内极化电荷q’产生的场强E’遵守静电荷场强的规律以两块靠得很近的带电金属板为例四、电介质中静电场的电场强度介质中某点的场强，是由外电场和极化电荷的电场叠加而成------自由电荷的场强------束缚电荷的场强------介质中的合场强在各向同性电介质中----相对介电常量令相对介电常量r是一个只与介质本身性质有关的无量纲的量电介质中的合场强讨论：电介质中的