电介质的极化

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1、2.2电介质的极化第二章静电场中的导体和电介质一、电介质的分子二、电介质的极化2.1电介质对电场的影响1.3电容和电容器一、电容二、电容器1平行板电容器2球形电容器3圆柱形电容器三、电介质对电容的影响、耐压问题作业：2-11、2-14，2-17§2静电场中的电介质2.3电极化强度和极化电荷的关系11.3电容器和电容一、电容定义：升高单位电压所需的电量为该导体的电容。单位：[库仑/伏特]称作法拉或记为[C/V]。孤立导体的电容与导体的形状有关，与其带电量和电位无关。水容器的容量孤立导体是指附近无其它带电体或导体。若有，也足够远，忽略影响微法微微法2

2、二、电容器的电容：1平行板电容器平行板电容器间无电介质时：若两个导体分别带有等量异号的电荷q，周围没有其它导体带电；其间电位差UAB，它们组成电容器的电容：通常采用静电屏蔽或使场集中从而不受外界干扰。32球形电容器两个同心的金属球壳带有等量异号电荷4特别是当这就是孤立导体球的电容。53圆柱形电容器（同轴电缆）两个长为L的圆柱体，圆柱面上带有等量异号的电荷，其间距离R2R1<

3、明其比值叫做电介质的相对电容率，是个纯数，它只与电介质的性质有关。平行板电容器间有电介质时，它的电容变为：叫做电介质的电容率或称为介电常量。7充满电介质的球形电容器(两球壳间有电介质)时的电容充满电介质的圆柱形电容器(两圆柱间有电介质)时的电容耐压是指电容器允许加在极板上的电压。极板上电压超出耐压时，极板间的场强会击穿电介质，而损坏电容器。如电容器上标有100F25V,即允许的最高电压25V。电容器是个储能元件，电容和耐压是它的两个主要指标。8四、电容器的串联和并联并联电容器的电容等效令9•串联电容器的电容等效令10并联电容器的电容等于各个电

4、容器电容的和。串联电容器总电容的倒数等于各串联电容倒数之和。当电容器的耐压能力不被满足时，常用串并联使用来改善。如串联使用可用在稍高的电压中，从而提高耐压能力。并联使用可以提高容量。电介质的绝缘性能遭到破坏，称为击穿(breakdown)，有介质后电容增大所能承受的不被击穿的最大场强叫做击穿场强(breakdownfieldstrength)，或介电强度(dielectricstrength)。11导体中有许多可以自由移动的电子或离子。然而也有一类物质电子被束缚在自身所属的原子核周围或夹在原子核中间，这些电子可以相互交换位置，多少活动一些，但是不

5、能到处移动，就是所谓的非导体或绝缘体。绝缘体不能导电，但电场可以在其中存在，并且在电学中起着重要的作用。从电场这一角度看，特别地把绝缘体叫做电介质。从它们在电场中的行为看：有位移极化和取向极化。下面将逐一讨论。从电学性质看电介质的分子可分为两类：无极分子、有极分子§2静电场中的电介质122.1电介质对电场的影响电介质在外电场中电介质要受到电场的影响，同时也影响外电场。+Q–Q在以平行板电容器有电介质与无电介质时，极板上电压的变化为例说明+Q–Q本章只限于讨论各向同性的均匀的电介质。静电计测电压是由大量电中性的分子组成的绝缘体。紧束缚的正负电荷在外

6、场中要发生变化。13插入电介质前后两极板间的电压分别用U0、U表示，它们的关系：是一个大于1的常数，其大小随电介质的种类和状态的不同而不同，是电介质的特征常数称为电介质的相对介电常数空气的相对介电常数1.00059(0oC，1atm）上述实验表明：插入电介质后两极板间电压减少，说明其间电场减弱了。电容增大了。电场减弱的原因可用电介质与外电场的相互影响，从微观结构上来解释。14①无极分子（Nonpolarmolecule）在无外场作用下整个分子无电矩。例如，CO2,H2,N2,O2,He②有极分子（Polarmolecule）在无外场作用下存在固有

7、电矩例如，H2O,HCl,CO,SO2因无序排列对外不呈现电性。一、电介质的分子2.2电介质的极化电子云的正电中心15位移极化取向极化①位移极化Displacementpolarization主要是电子发生位移二、电介质的极化：Polarization②取向极化Orientationpolarization由于热运动这种取向只能是部分的，遵守统计规律。16l在外电场中的电介质分子无极分子只有位移极化，感生电矩的方向沿外场方向。无外场下，所具有的电偶极矩称为固有电偶极矩。在外电场中产生感应电偶极矩。有极分子有上述两种极化机制,取向极化是主要的,较位

8、移极化约大一个数量级；而在高频下只有位移极化。17极化电荷Polarizationchargeorboundcharge在外电场中，均