电磁学-西安电子科技大学.ppt

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1、《电磁学》多媒体教学课件西安电子科技大学理学院1第六章——电磁介质第四章电磁介质§1电介质§2磁介质（一）---分子电流观点§5磁介质的磁化规律和机理铁电体§7电磁场能§3磁介质（二）---磁荷观点§4磁介质两种观点的等价性§6电磁介质界面上的边界条件磁路定理2第六章——电磁介质§1电介质一、电介质对电容的影响+Q-QC0U0真空电容器+Q-QCU有电介质时根据电容的定义式可知：εr一般是一个只与电介质性质有关的常数，叫做电介质的相对电容率。3第六章——电磁介质§1电介质1、有极分子与无极分子分子的正电荷中心与负电荷中心HHOH2O凡是正负电荷中心重合的分子叫无极分

2、子，正负电荷中心不重合的分子叫有极分子。2、无极分子的位移极化无极分子电介质处在电场中时，分子的正负电荷中心发生位移从而形成分子电偶极子。此时电介质中的分子电偶极矩的矢量和不为零。称为电介质被极化了。二、电介质的极化4第六章——电磁介质§1电介质3、有极分子的取向极化有极分子电介质处在电场中时，分子的电偶极子发生取向排列，从而使得分子的电偶极矩的矢量和不为零。也称为该电介质被极化了。有极分子还有混合极化的情况。4、极化电荷：因电介质被外电场极化而出现在电介质表面或内部的电荷叫极化电荷（也叫做束缚电荷）。常用q’来表示。其它电荷都叫做自由电荷。ΔV5第六章——电磁介质§

3、1电介质lΔS+σ’-σ’2、极化强度与极化电荷面密度的关系lΔS+σ’-σ’另一情况Pn电介质中某一点处的极化电荷面密度等于该点处的极化强度在该面的法线方向的投影。三、极化强度矢量1、定义：单位体积内分子电偶极矩的矢量和。6第六章——电磁介质§1电介质闭合曲面内的极化电荷为：E’E0电介质的内部附加电场与原电场的方向虽然相反，但不能完全抵消。即电介质中的总电场不为零。实验发现大多数电介质中极化强度是与总电场的场强成正比的（这时称电介质线性极化）。可以表示为：（这里，χ称为电介质的极化率）四、退极化场五、极化率7第六章——电磁介质§1电介质电介质中的电场强度极化电荷与

4、自由电荷的关系+++++-----++++++++--------8第六章——电磁介质§1电介质例两个带电分别为+σ0和-σ0的平行导体平板（可看成无限大）中填充有极化率为χ的电介质。试求其总电场强度。+σ0-σ0+++++-----χ+++++-----解：电介质处在带电导体板中，将受到其电场的极化。E0PE’电介质被极化后将产生极化电荷，极化电荷将产生附加电场，所以总电场为9第六章——电磁介质§1电介质六、电介质中的高斯定理1、推导E0PS根据电介质中的电场只要考虑了极化电荷就可以当成真空来处理的基本思想。高斯定理可写为：高斯定理可以重新写为：10第六章——电磁介

5、质§1电介质2、电位移矢量，没有直接的物理意义。若电介质是线性极化的，则有：11第六章——电磁介质§1电介质3、电介质中的高斯定理上式的左边是电位移通量。q0是高斯面内所包围的自由电荷的代数和。高斯面内的电场强度通量高斯面内的电位移强度通量电介质中的高斯定理可以表述为：在静电场中，通过任意闭合曲面（高斯面）的电位移通量等于该闭合曲面内所包围的自由电荷的代数和。电位移通量与极化电荷无关。12第六章——电磁介质§1电介质4、电位移线及其特点：电位移线——有方向曲线，它满足（1）其切向就是电位移的方向，（2）其密度等于电位移的大小。电位移通量——穿过某一有向曲面的电位移线的

6、条数。由电介质中的高斯定理，我们可以知道：电位移线总是起始于自由正电荷终止于自由的负电荷。+σ0-σ0+++++-----χ+++++-----E0PE’D13第六章——电磁介质§1电介质5、电介质中高斯定理的应用——求解电荷和电介质都对称分布时的电场的场强。例如图所示，一个均匀带电球体外有一个电介质球壳。试求场强分布。解：如图取高斯面，则有：R1R2Qεr14第六章——电磁介质§1电介质+++++++++++----------------+++++++++++-----解（1）例2一平行平板电容器充满两层厚度各为和的电介质，它们的相对电容率分别为和,极板面积为.求

7、（1）电容器的电容；（2）当极板上的自由电荷面密度的值为时，两介质分界面上的极化电荷面密度.15第六章——电磁介质§1电介质+++++-----+++++++++---------+++++-----（2）16第六章——电磁介质例3常用的圆柱形电容器，是由半径为的长直圆柱导体和同轴的半径为的薄导体圆筒组成，并在直导体与导体圆筒之间充以相对电容率为的电介质.设直导体和圆筒单位长度上的电荷分别为和.　求（1）电介质中的电场强度、电位移和极化强度；（２）电介质内、外表面的极化电荷面密度；（３）此圆柱形电容器的电容．§1电介质17第六章——电磁介质§1电介质