2011年陕西中考数学

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1、第五章静电场中的电介质5.1电介质对电场的影响(a)(b)(a):(b):相对介电常数(a):(b):电场变小没有自由移动的电荷，即电荷被束缚不能自由移动－－束缚电荷。电介质：对真空，真空5.2电介质的极化+构成电介质的原子或分子中的电子和原子核之间的结合力很强，使电子处于一种束缚状态一.电介质有极分子和无极分子从分子带电荷的角度可以分成两部分：一部分带正电荷；一部分带负电荷。如HCl分子，由带正电荷H＋带负电的Cl－组成根据分子电结构特点电介质分子分为一般地把构成电介质的最小单元统称为分子如果分子正电荷中心和负电荷中心重合，分

2、子对外显电中性，这样的分子叫无极分子如果分子正电荷中心和负电荷中心不重合，分子对外显电性，这样的分子叫有极分子+-+-设有极分子正电荷中心和负电荷中心之间的距离为l，分子中全部正电荷或负电荷的电量为q，有极分子电荷系统可以等效为一个电偶极子，则等效的电偶极子的电偶极矩为q-ql无外电场时：有极分子无极分子电介质不显电性对于有极分子电介质，电介质由大量有极分子组成，由于热运动使得有极分子的电偶极矩的取向是杂乱无章的，这样宏观上物质仍就不显电性当电介质处于外电场时，会发生什么呢？无极分子无极分子电介质极化位移极化+-+-+-+-+-

3、+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-无外场时有外电场时(匀强电场为例）形成一个电偶极子，每个分子对应一个电偶极子。沿电场方向，相邻两电偶极子的正、负电荷靠的很近，对于均匀各向同性电介质，结果使电介质内部仍然是电中性的。但在电介质垂直电场方向的两侧面上，将分别出现正电荷和负电荷。二.电介质的极化-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+有外电场时（匀强电场为例）电介质垂直电场方向的两侧面上，将分别出现正电荷和负电荷，这些电荷既不能离开电介质又不能自由移动，称作“束缚电荷”，或“极化电荷”——称作电介质极化由于无极分子电介

4、质的极化起源于分子正负电荷中心发生相对位移——称作位移极化-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+有外电场时（匀强电场为例）-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+外电场越强，每个分子的正负电荷中心之间相对位移越大，分子的电偶极矩越强。电介质表面上出现的极化电荷就越多。电介质等效为一大的电偶极子－＋＋＋－－有极分子电介质极化——取向极化对于有极分子电介质来说，正负电荷中心不重合,每个分子等效为一个电偶极子，-+-+有外电场时（匀强电场为例）-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+由于分子的无规则热运动和分

5、子间相互碰撞，每个电偶极矩排列的取向不可能与电场方向一致，只是有较多的分子的电偶极矩不同程度地接近于外电场的方向外电场越强，取向一致的程度越高。无外场时有外电场时（匀强电场为例）-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+稳定以后，电介质内仍然是电中性的，而在电介质垂直电场方向的两侧面上出现正的和负的极化电荷，电介质仍然等效为一大的电偶极子这种极化是分子等效电偶极子的电偶极矩转向外电场方向产生的——叫做取向极化两种极化方式的宏观效果是相同的：极化的微观机理无极分子——位移极化内

6、部无净余电荷的区域，仍为电中性的。因此，下面从宏观上描述电介质的极化现象时，就不分为两类电介质来讨论了。有极分子在电介质两个相对表面上出现了异号的极化电荷在电介质内有沿电场方向的等效电偶极矩有极分子——取向极化宏观上足够小三.极化强度及其与极化电荷、场强的关系在电介质内任取一宏观足够小、微观足够大的体积元微观上足够大包含大量的分子，可以求统计平均值可以反应电介质任意点的性质当没有外电场时，这体积元中所有分子的电偶极矩的矢量和等于零，第i个分子的电偶极矩外电场越强，分子的电偶极矩越强。电介质表面上出现的极化电荷就越多。极化强度极化

7、强度——描述极化强弱的物理量定义：因此可以定义一个物理量来描述电介质的极化程度当存在外电场时，由于电介质的极化，将不等于零，外电场愈强，被极化的程度愈大，的值也愈大记作单位体积内，分子电偶极矩的矢量和真空中极化强度与极化电荷的关系均匀电介质极化时，其表面有极化电荷出现，极化程度愈高，极化电荷愈多。可证明：介质介质表面极化面电荷密度：则（极化电荷为正）若指向介质外，则（极化电荷为负）若指向介质内，介质的极化强度介质表面外法向的单位矢量极化强度与场强的关系电介质极化过程要在介质表面产生极化电荷，极化电荷也要在空间激发电场。把激发外电

8、场的电荷称作自由电荷，并用表示自由电荷激发的电场的场强用表示极化电荷激发的电场的场强空间任一点的合场强应是上述两类场强的矢量和-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+－＋＋＋－－由于在电介质中，自由电荷的电场与极化电荷的电场的方向总是相反的，所以在电介质