有机化学课件6-2A 徐寿昌著.ppt

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1、6-2静电场中的电介质电介质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场中要发生变化。在外电场中电介质要受到电场的影响，同时也影响外电场。本节只限于讨论各向同性的均匀的电介质。一电介质对电场的影响相对电容率1+++++++-------相对电容率电容率+++++++-------以平行板电容器极板带电量不变为例2参见P212表6-2几种常见电介质的相对电容率和击穿场强电介质两端极板的电压增加，极板间的电场强度E增大到Eb，介质中分子发生电离，使电介质失去绝缘性，电介质被击穿了。电介质能承受

2、的最大电场强度Eb～电介质的击穿场强；两极板的电压称击穿电压Ub.3①无极分子（Nonpolarmolecule）在无外场作用下：整个分子无电矩。②有极分子（Polarmolecule）在无外场作用下：存在固有电矩因无序排列对外不呈现电性。1电介质的分子：电子云的正电中心二电介质的极化42电介质的极化无极分子：（氢、甲烷、石蜡等）有极分子：（水、有机玻璃等）电介质5无极分子电介质①位移极化无外场+-+-+-+-+-+-外场中(位移极化)出现束缚电荷+++++-----+------+++++6位移极化

3、和转向极化微观机制不同，宏观效果相同。统一描述:出现束缚电荷有极分子电介质无外场+-②取向极化外场中(转向极化)出现束缚电荷和附加电场+-7极化电荷在外电场作用下，均匀介质表面出现电荷，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。称为束缚电荷或极化电荷。在外电场中，介质表面出现束缚电荷的现象～电介质的极化。束缚电荷不象导体中的自由电荷能用传导方法将其引走。8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.单位：[库仑/米2]、[C/m2].

4、三电极化强度：分子电偶极矩1.电极化强度矢量9+++++++++++--------------：极化电荷面密度----------+++++++2.电极化强度和极化电荷面密度的关系在电介质中一长为l、面积为ΔS的柱体内:电极化强度的大小为平板电容器中的均匀电介质，其电极化强度的大小等于极化产生的极化电荷面密度。10实验表明:称为电极化率或极化率polarizability在各向同性线性电介质中它是一个纯数。以充满均匀、各向同性电介质的平行电容器为例：四极化电荷与自由电荷的关系11充满均匀、各向同性电介

5、质的平行电容器：①放入电介质前自由电荷极化电荷②放入电介质后+++++++++++---------------------+++++++12③电介质中某一点场强依实验结果：④极化电荷与自由电荷的关系13⑤极化电荷密度与的关系电介质的极化率+++++++++++----------------+++++14++++++------+++++++++++-----------6-3电位移矢量有电介质时的高斯定理自由电荷束缚电荷电容率可证明:15有介质时的高斯定理电位移通量电位移矢量（任何介质）（均匀介质）

6、自由电荷16有介质时的高斯定理自由电荷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。物理意义电位移线起始于正自由电荷终止于负自由电荷，与束缚电荷无关。电场线起始于正电荷终止于负电荷，包括自由电荷和与束缚电荷。17之间的关系：相对电容率或相对介电常量注意：电介质中的高斯定理：与均有关①电位移矢量18②穿过闭合曲面的通量仅与有关.特例：真空——特别介质回到：③～辅助矢量描写电场性质的物理量仍为19解题的一般步骤：求电位移求电场强度求电极化强度求极化电荷面密度求电势或电势差U有介质时先求

7、20解例1一半径为R1的导体球,被围在内半径为R2、外半径为R3，相对介电系数为的介质同心球壳内，若导体球带电荷量为Q,求、的分布和导体表面的电势.Qr21Qr22Qr23例2图中是由半径为R1的长直圆柱导体和同轴的半径为R2的薄导体圆筒组成，其间充以相对电容率为r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)电介质中的电位移、电场强度和电极化强度；(2)电介质表面的极化电荷面密度.24解(1)r25(2)r26例3一平行平板电容器的极板面积为s,两极板的间距为d(s＞＞d)

8、，两极板上的自由电荷面密度分别为与,极板间充满相对电容率为的电介质。求：(1)电介质中的电位移、电场强度、电极化强度；(2)电介质表面的极化电荷面密度；(3)两极板间的电势差。+++++++++++----------------+++++27解：(1)电介质中的电位移、电场强度、电极化强度；+++++++++++----------------+++++方向如图所示。28(2)电介质表面的极化电荷面密度；(3)两极板间的电势差。+++++