电介质及其极化教案

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1、第九章§9-4电介质及其极化1．【教学目标】1)知识层面：通过分析电介质的极化过程，掌握电介质对电场的影响，电极化强度与合场强的关系。2)能力层面：通过解决电介质极化的问题，培养学生处理含电介质问题的能力。3)认知层面：体会无极分子和有极分子极化过程的相同和不同之处，认识到电介质的作用。2．【教学内容】1)有极分子和无极分子的极化过程。2)电极化强度。3)平行板电容器放入电介质对其电容的影响。3．【教学重点与难点】1)教学重点：极化，电极化强度。处理方法：重点讲解；启发主动思考；提供学生参与机会。2)教学难点：电极化强度的引出；处理含电介质电场的方法。处理方法：根据学

2、生反映，把握讲解速度；结合多媒体课件；利用提问方式，随堂检验学生掌握程度。4．【教材分析】研究导体和电介质的静电特性以及导体和电介质内外电场的分布，具有很重要的实际意义。本次课是第九章的第四节内容。具体内容如下：一、电介质及其极化1．电介质分类：1）无极分子：没有外电场时，每个分子的正、负电荷“重心”重合，分子的等效偶极子的偶极矩为0。2）有极分子：没有外电场时，每个分子的正、负电荷“重心”不重合，分子的等效偶极子的偶极矩不为0。2.电介质极化——外电场作用下电介质的分子发生某种变化产生微观位移引起电介质的宏观性质变化3.极化微观机制：宏观表现相同均在表面产生极化电荷

3、（着重说明）1）无极分子的位移极化没有外电场时，每个分子的正、负电荷“重心”重合，分子的等效偶极子的偶极矩为0。在外电场作用下，无极分子中正、负电荷“重心”3第九章§9-4电介质及其极化向相反方向作微小移动，正、负电荷“重心”不再重合，分子的偶极矩不再为0。2）有极分子的取向极化在没有外电场时，介质内部各分子偶极矩的方向是杂乱无章的，平均看来介质总的偶极矩为0。当有外电场存在时，每个分子将受到一个力偶矩，这个力偶矩试图使每个偶极子的偶极矩转向与电场一致的方向，介质总的偶极矩是所有分子偶极矩的矢量和。这种极化非常强烈。此外，有极分子除发生取向极化外，也发生位移极化，只是

4、位移极化比取向极化弱得多，通常有极分子只考虑取向极化。但当外电场以很高频率变化时，分子由于惯性很难跟上电场的变化，取向极化将大为减弱。二、极化强度矢量为定量描写电介质的极化程度，引入极化强度这一物理量。在电介质中取一物理无限小体积ΔV，ΔV内包含大量偶极子，这些偶极子偶极矩的矢量和越大，说明介质的极化程度越强.介质是否被极化及极化程度的标志。——（引入的目的和意义）1定义：电介质中某物理无限小体积ΔV中所有分子偶极矩矢量和与该体积ΔV之比，叫该点的极化强度，记作P——单位体积内分子电矩矢量和p表示ΔV每个分子的偶极矩，求和表示ΔV内的所有分子。2.说明：1）极化强度是

5、矢量，是一个宏观矢量点函数。2）若介质内各点的P相同，介质为均匀极化。3）极化强度的单位：库/米2三、极化强度与极化电荷的关系——（推导过程的逻辑性）电介质极化后会出现一种附加电荷称极化电荷，极化电荷激发附加电场。1、极化电荷电介质在外电场作用下发生极化，介质内某一物理无限小体积ΔV内所含的粒子的电量代数和不为零。极化电荷：由于极化而出现的宏观电荷，也叫束缚电荷。3第九章§9-4电介质及其极化极化电荷与自由电荷一样，按第一章所讲的规律激发静电场。用分别表示极化电荷、极化电荷体密度、面密度；分别表示自由电荷、自由电荷体密度、面密度。2、极化电荷面密度与极化强度的关系n：

6、分子数密度极化面电荷密度等于极化强度的外法线分量四、极化电荷对电场的影响1.外加电场、附加电场和实际电场关系——电介质极化后，出现极化电荷，极化电荷要激发附加电场，附加电场影响原来的电场，最后达到平衡。空间的总场强分别是自由电荷激发的场强，极化电荷激发的场强2.平板电容器中极化电荷密度的影响——3.各向同性介质极化强度与实际电场关系：4.电介质极化率，相对电容率、绝对电容率之间关系3第九章§9-4电介质及其极化1．【教学模式和手段】1)教学模式：问题导入——启发思考——共同分析——构建知识。2)教学手段：动态多媒体课件和板书结合。2．【作业和预习要求】课下复习回顾本节

7、内容，掌握有关概念，并预习第5节内容。3