《静电场中的电介质》PPT课件

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1、静电场与电介质的相互作用interactionofelectrostaticfieldwithdielectric相对电容率真空将它充满某种电介质后实验保持不变比值与电介质性质有关，称为相对电容率相对介电常数由电容器电容的普遍定义得（充满均匀介质）（真空）时的倍。具有普遍性。结论：一、电介质对电容器电容的影响无极分子：（氢、甲烷、石蜡等）有极分子：（水、有机玻璃等）电介质二、电介质的极化外场使正、负电荷中心发生等效于一个电偶极子相对位移，无外电场时无极分子设电介质各向同性且均匀电矩无极分子电介质的位移

2、极化有极分子电介质的转向极化转向极化有极分子等效于电矩一个电偶极子外场对有极分子的电矩产生力矩，使有极分子转向。电矩转向力矩无外电场时其电矩趋向方向，电极化强度(矢量)单位体积内分子电偶极矩的矢量和描述了电介质极化强弱，反映了电介质内分子电偶极矩排列的有序或无序程度。物理意义：极化电荷与自由电荷的区别极化电荷自由电荷活动范围能否中和其他电荷激发电场电介质分子内部导体内部不能能能能附加场强无限均匀电介质三、极化后电介质内的场强真空真空束缚电荷产生的附加场强（与反向）介质内的合场强比真空时弱，但不为零。与导

3、体静电平衡截然不同。束缚电荷密度已知充满均匀导体极板上的自由电荷面密度不变电介质电介质的束缚面电荷密度解法提要其中自由电荷的场强大小束缚电荷的场强大小反向合场强大小两极板电势差充满后真空时电介质的击穿五、电介质的击穿电介质击穿的场强，称为击穿场强。击穿场强电介质相对电容率击穿场强1.00053.54.55.76.83.77.55.07.65.010316146208020010201015空气（标准状态）变压器油陶瓷云母电木玻璃6-4Gausstheoremindielectric电介质中的静电场高斯定

4、理介质高斯定理高斯定理运用真空中结合本题内电荷代数和由前例知带入后得：表示面所包围的自由电荷电量的带数和一、电位移矢量自由电荷面密度充满均匀束缚面电荷密度导体内介质内合场高斯面电介质中的静电场高斯定理电位移矢量D介质高斯定理电介质中的高斯定理高斯定理运用真空中结合本题内电荷代数和由前例知带入后得：表示面所包围的自由电荷电量的带数和一、电位移矢量自由电荷面密度充满均匀束缚面电荷密度高斯面导体内介质内合场称为电位移矢量简称电位移其中称为介质的电容率电介质中的高斯定理写成穿过任一高斯面的电位移通量面内自由电荷

5、的代数和是一个辅助量，可避开计算束缚电荷。的单位为库仑米此式为有电介质时自由电荷与场强的关系。虽然没有显含极化电荷，但极化电荷的影响已经通过表现出来。电介质中的高斯定理r讨论：1.在静电场中通过任意闭合曲面的电位移通量等于该闭合曲面包围自由电荷的代数和。2、引入电位移矢量，从而回避了求极化电荷的问题。电位移矢量没有明显的物理意义，是辅助矢量。同时描述电场和电介质极化的复合矢量。仅在均匀各向同性电介质中成立由极化电荷和自由电荷共同决定，不能认为仅由自由电荷决定，但的通量仅由自由电荷决定。一般，与关系为：

6、++++++++++++++++++++电场线电位移线3.电位移线起于正自由电荷，止于负自由电荷。电场线起止于各种正负电荷r+Qr+QE线D线例题如图为一个带电导体的局部，其外围充满相对电容率为电介质。＋＋＋＋＋------判断正误：导体表面附近场强为：＋＋＋＋＋------【例】一带正电的金属球浸在油中。求球外的电场分布和贴近金属球表面的油面上的束缚电荷。R+++++++++-------qq'D的高斯定理PEDr为什么？解：R+++++++++-------qq'空隙中介质中两极板间已知真空时充

7、电电压插入介质板切断电源后极板面积高斯面高斯面解法提要极板带自由电荷电量自由电荷面密度空隙中空隙介质中介质介质高斯例二应用介质中的高斯定理高斯面高斯面解法提要高斯面高斯面高斯面高斯面高斯面高斯面点的小结2.均匀电介质：3.电介质中的高斯定理1.有电介质时：介质环路定理电介质中的静电场环路定理无论自由电荷还是束缚电荷所产生的静电场都是保守场，若电介质中分布的场强是自由电荷和束缚电荷的合场强在电介质中沿任一闭合回路，电场强度的环流为零。电场能量9-5电场的能量energyofelectricfield电容器

8、充电过程某时刻极板带电两板电势差此时要充入外力（电源）需作功充电过程结束极板带电两板电势差充电全过程外力所作的功电容器的电容愈大、充电电压愈高，电容器储存的能量就愈多。等于电容器充电后储存的能量电场的能量电场能量密度电容器充电后储存的能量可用场量表达电场分布体积忽略边沿效应电场能量电场能量密度电场中存在于极板面积有电场的地方必有电场能量。非匀强电场中某点的电场能量密度，用该点的和代入上式计算。若在各向同性均匀电介质中非匀强电场的空间变化规律