物理知识建构表-导体与电介质.docx

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1、物理知识建构表（5）导体与电介质知识建构导体与电介质——物理概念或物理量物理概念或物理量名称符号过程量/状态量定义刻画（或表达）什么相关的物理量与相关物理量的关系导体导体是善于导电的物体，即是能够让电流通过材料刻画了物质导电性导体空腔若导体内有空洞，我们称之导体空腔刻画了到导体的形态等势体等势体就是导体内任意两点的电势差都为零刻画了导体内电势的状态VV1=V2=…=VN等势面等势面指静电场中电势相等的各点构成的面。刻画了一个面内的电势状态VV1=V2=…=VN静电感应静电感应是在外电场的作用下导体中电荷在导体中重新分布的现象。刻画了导体在外电场作用下的状态变化静电场由静电荷产生的一种电场刻

2、画了电场形成的一种成因E感应电荷由感应生电而产生的电荷叫做感应电荷刻画了一种电荷的成因电位移矢量D状态量在电场中任一点，电位移矢量等于该店介质的介电常数定义出的物理量，辅助矢量εED=εEε与电场强度E之积静电平衡状态量导体中（包括表面）没有电荷定向移动的状态叫做静电平衡状态导体的特点是它具有可以自由移动的电荷，这些自由电荷在电场中受力后会做定向运动，而“静电平衡”指的是导体中的自由电荷所受的力达到平衡而不再做定向运动的状态电荷静电屏蔽状态量导体的外壳对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响，这种现象称为静电屏蔽处于静电平衡状态的导体，电荷只分布在导体的外表面上。如果这个导

3、体是中空的，当它达到静电平衡时，内部也将没有电场。这样，导体的外壳就会对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响，这种现象称为静电屏蔽。电荷极化过程量电极上有电流流过时，电极电势偏离其平衡值，此现象称作极化极化是因为电流的移动而最终导致电位偏离电极开路电位的现象电流，电极极化电荷状态量将电介质放入电场中，在电场的作用下电介质被极化，介质内部或表面上出现净的束缚电荷，这种束缚电荷就是极化电荷极化时出现的静电荷不能离开电介质而自由移动的电荷极化电荷Q′与极化强度矢量P的关系为：极化强度矢量对闭合曲面的通量等于闭合曲面包围的极化电荷电量的负值，即Q′=-∮SP·dS电介质状态量一般

4、认为电阻率超过10欧/厘米的物质便归于电介质电介质的带电粒子是被原子、分子的内力或分子间的力紧密束缚着，因此这些粒子的电荷为束缚电荷。在外电场作用下，这些电荷也只能在微观范围内移动，产生极化。在静电场中，电介质内部可以存在电场，这是电介质与导体的基本区别电阻率、极化极化强度状态量描述电介质极化程度和极化方向的物理量极化强度P定义为单位体积内分子电偶极矩p的矢量和电介质、电偶极矩附加电场E状态量电介质在外电场的作用下，由于发生了电极化效应，介质表面会产生极化电荷，于是极化电荷就在介质内部产生一个附加电场相对于本来就有的电场而言电介质，电极化，总电场，外电场附加电场的方向总是与外电场方向相反，

5、总的电场强度减小等效电荷状态量分子由等量正负电荷构成，在一级近似下，可以把分子中的正负电荷作为两个点电荷处理，称为等效电荷电荷中心，电偶极子等效电荷的位置称为电荷中心；若分子的正负电荷不重合，则等效电荷形成一个电偶极子电位移通量∅状态量通过某一有向曲面的电位移矢量的条数刻画了电介质中电场的分布电位移矢量D，面积S∅=DdS束缚电荷状态量极化电荷束缚极化电荷受到电介质分子约束，不能自由移动，称为束缚电荷电荷属于极化电荷的范围自由电荷状态量极化电荷以外的所有其它电荷叫自由电荷极化电荷自由电荷是除极化电荷以外的其它电荷感生电矩状态量有外场作用时，正负电荷中心受力作用而发生相对位移，形成一个电偶极

6、矩，称为感生电矩刻画了外场的强度电偶极矩正负电荷中心受力作用而发生相对位移形成的电偶极矩，称为感生电矩相对电容率εr状态量平板电容器充满介质与不充介质时电容的比值介质的电容率ε；真空的电容率ε0εr=εε0极化率x0状态量极化强度p与与ε0E的比值极化率刻画了分子在外场的影响下产生极化的程度极化强度p；电场强度Ep=x0ε0E电容C状态量电容器两极间电荷量Q与电压U的比例定义为电容刻画了电容器的储能能力大小电容器两极间电荷量Q；电压UC=Q/U等效电荷状态量分子由等量正负电荷构成，在一级近似下，可以把分子中的正负电荷作为两个点电荷处理，称为等效电荷电荷中心，电偶极子等效电荷的位置称为电荷中

7、心；若分子的正负电荷不重合，则等效电荷形成一个电偶极子位移极化过程量正负电荷中心发生相对位移刻画了正负电荷中心的重新重合感生电矩位移极化形成感生电矩电偶极子状态量靠得很近的等量异号点电荷所组成的点电荷组刻画了电荷的分布电偶极矩p=ql电场能量We过程量存在于电场中的能量刻画了电场含有的能量ωeWe=VωedV电偶极矩p状态量电偶极子的电荷量乘以它们之间的距离刻画了电荷系统的极性电荷的位置电荷量p=ql有极分子质心和正负电