JiaoAn(128,37-38)ppt.ppt

《JiaoAn(128,37-38)ppt.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、9-5静电场中的电介质5.1电介质对电场的影响电介质是由大量电中性的分子组成的绝缘体.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平行板电容器有电介质与无电介质时，极板间电压发生变化.+Q–Q本章只限于讨论各向同性的均匀的电介质。静电计测电压处于紧束缚的正负电荷在外电场中要发生变化.1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：r是一个大于1的常数,是电介质的特征常数称为电介质的相对电容率(相对介电常数).电场减弱的原因可用电介质与外电场的相互影响及从微观结构上来解释.rair=1.00059(0oC，1atm)+Q–Q+Q–QU0U2导体

2、中含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，但是不能到处移动，这就是非导体或绝缘体。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：位移极化和取向极化.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.5.2电介质的极化31.无极分子(nonpolarmolecule)在无外场作用下整个分子无电矩.例如，CO2H2N2O2He2.有极分子(polarmolecule)在无外场作用下存在固有

3、电矩.例如，H2OHclCOSO2因无序排列对外不呈现电性.电子云的正电中心一有极分子和无极分子电介质4位移极化取向极化1.位移极化displacementpolarizationpolarization2.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。二电介质的极化5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(约是前者的10-5).有极分子具有上述两种极化机制.在高频下只有位移极化。6在外电场中，均匀介质内部各处仍呈电中性，

4、但在介质表面要出现电荷，这种电荷不能离开电介质到其它带电体，也不能在电介质内部自由移动。称它为束缚电荷或极化电荷.在外电场中,出现束缚电荷的现象叫做电介质的极化.polarizationchargeorboundcharge三极化电荷与极化强度1.极化电荷它不象导体中的自由电荷能用传导方法将其引走.7在宏观上测量到的是大量分子电偶极矩的统计平均值，为了描述电介质在外场中的行为引入一个物理量：其中是第i个分子的电偶极矩单位是[库仑/米2]、[C/m2].(1)电极化强度矢量电极化强度矢量简称为极化强度束缚电荷指极化电荷2.电极化强度8(2)极化(束缚)电荷与极化强度的关系：可证

5、明对于均匀的电介质,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.下面导出束缚电荷分布与极化强度的关系在介质中引入极化强度线来描述它在外场中的极化.沿着此曲线取一长度为dl在其内部极化可视为是均匀的。垂直于此曲线的横截面dS组成一个小圆柱体，因而该体元具有电偶极矩,根据定义它可视为两端具有电荷的偶极矩9如果在电介质内任选一面的法线与成角则：表明：任选一面dS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.10SdSq'int在任一曲面内极化电荷的负值等于极化强度的通量11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

6、在其内部。因此可用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.+Q–Q退极化场5.3有电介质时的高斯定律任一点的总场强为：12SdSq'intq0int'0导体电介质定义：电位移矢量electricdisplacement物理意义:1,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.2,电位移线起始于正自由电荷终止于负自由荷.与束缚电荷无关！D的高斯定律13解：导体内场强为零.q0均匀地分布在球表面上，球外的场具有球对称性高斯面例:一个金属球半径为R,带电量q0，放在均匀的

7、介电常数为r电介质中,求任一点场强及界面处？先求D，再求E！14上例也说明当均匀电介质充满电场的全部空间时，或当均匀电介质的表面恰好是等势面时，有：+0–0因断电后插入介质，所以极板上电荷面密度不变.例：平行板电容器充电后，极板上面电荷密度，将两板与电源断电以后，再插入r=8的电介质后计算空隙中和电介质中的解:15电位移线垂直与极板，根据高斯定理+0–0IⅡⅢIⅡ线线+0–016孤立导体的概念,例:孤立导体球的电容导体的周围如果有其它导