静电场中的电介质-(2).ppt

《静电场中的电介质-(2).ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、位移极化二、电介质的极化无外电场时，无极分子介质宏观上不呈电性介质中各无极分子的正、负电荷中心发生相对位移，导致介质与外场垂直的两端面出现正、负束缚电荷，称为电介质的位移极化。位移极化外场使正、负电荷中心发生等效于一个电偶极子相对位移，无极分子设电介质各向同性且均匀电矩电介质的位移极化位移极化转向极化有极分子电介质的转向极化转向极化外场对有极分子的电矩产生力矩，使有极分子转向。电矩转向力矩有极分子等效于电矩一个电偶极子使得无极分子介质宏观上不呈电性介质中各有极分子受转动力矩作用，其电矩端面出现正、负束缚电荷，称为电介质的转向极化。无外电场时，分子热运动趋向方向，导致介质与外场垂直的两转向极化

2、位移极化collegephysics1.电介质中的静电场电介质在外场中的性质相当于在真空中有适当的束缚电荷体密度分布在其内部。因此可用和的分布来代替电介质产生的电场。在外电场中，介质极化产生的束缚电荷，在其周围无论介质内部还是外部都产生附加电场称为退极化场。任一点的总场强为：退极化场+Q–Q是电介质中的总电场强度。是自由电荷产生的电场。是极化电荷产生的退极化场三、电介质的极化规律collegephysics2.电极化强度矢量宏观上，电介质极化程度用电极化强度矢量来描述，其定义式为：其中是第i个分子的电偶极矩电极化强度单位是[库仑/米2]、[C/m2].是体积元△V中电偶极矩的矢量和3、极化（

3、束缚）电荷与极化强度的关系：对于均匀的电介质，极化电荷集中在它的表面。电介质产生的一切宏观效果都是通过未抵消的束缚电荷来体现。没有外电场时，。加入外电场后，实验表明:称为电极化率或极化率，在各向同性线性电介质中是常量。collegephysics如图，在平板电容器两极板间的介质内沿着方向取一长度为dl，横截面为dS的小圆柱体，在其内部极化可视为是均匀的。因而该体元具有电偶矩，根据定义它可视为两端具有电荷的偶极矩。如果在电介质内任选一面的法线与成角，则：collegephysics表明：任选一面上束缚电荷面密度等于极化强度矢量在该面法线方向上的分量。在非均匀电介质中，有束缚电荷的积累。根据电荷

4、守恒得：在均匀电介质内部，束缚电荷彼此抵消，束缚电荷仅出现在介质表面。通常定义为介质外法线方向。极化强度力线在任一曲面内极化电荷的负值等于极化强度的通量。collegephysics电位移矢量定义：自由电荷束缚电荷根据介质极化和真空中高斯定律四、电介质中的高斯定理电位移矢量collegephysics自由电荷通过任一闭合曲面的电位移通量，等于该曲面内所包围的自由电荷的代数和。注意：（1）在闭合面上的通量只和自由电荷有关，这不等于说只和自由电荷有关。由，说明既和自由电荷又和束缚电荷有关。（2）线与线不同，线从正自由电荷出发，终止于负自由电荷，而线起止于各种正、负电荷，包括自由电荷和极化电荷。c

5、ollegephysics电位移矢量（electricdisplacement），D单位：D是辅助量，无实际意义。对于各向同性电介质：collegephysics之间的关系：(1)一般关系(2)对各向同性电介质()引入：相对介电常数介电常数三矢量同向collegephysics应用：有电介质时电场的计算当各向同性均匀电介质和自由电荷的分布具有一定对称性时，空间的电场分布和极化电荷分布可利用D的高斯定理求出。的分布的分布的分布极化电荷分布collegephysics例：平板电容器面积为S，间隔为d，极板间原为真空，板间的电压面电荷密度为。保持两板的电量不变，在一半极板间充以的电介质，求其极板间

6、的场强、电势、电介质表面的极化电荷密度。(忽略边缘效应)解:由高斯定理及有collegephysics由知，即再由电荷守恒有联立以上两式解得：因此（3）上式中,由知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电容7-2capacity电容一、孤立导体的电容某导体若其它导体及带电体足够远孤立导体称之为某孤立导体球孤立导体的电容定义：即导体为单位电势时所带的电量只与导体的形状和大小有关若使其带电量为则其电势为但比值只与球的大小有关任何孤立导体都有类似的电学性质以无穷远为电势零点，电容孤立导体电容电容一、孤立导体的电容某导体若其它导体及带电体足够远孤

7、立导体称之为某孤立导体球孤立导体的电容定义：即导体为单位电势时所带的电量只与导体的形状和大小有关若使其带电量为则其电势为但比值只与球的大小有关任何孤立导体都有类似的电学性质以无穷远为电势零点，孤立导体的电容定义：即导体为单位电势时所带的电量只与导体的形状和大小有关电容的单位法拉（F）1法拉（F）=1库仑（C）/1伏特（V）1微法（F）=10法拉（F）1皮法（F）=10微法（F）若将地球看作半径R=6.3710