静电场中的电介质sx教学文案.ppt

《静电场中的电介质sx教学文案.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、静电场中的电介质sx如果分子正电荷中心和负电荷中心重合，分子对外显电中性——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——有极分子+-+-无外电场时：有极分子无极分子位移极化+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-无外场时有外电场时-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+（匀强电场为例）二.电介质的极化宏观上，在外电场作用下，电介质的表面感应出“束缚电荷”的现象。——电介质极化——称作位移极化“束缚电荷”，或“极化电荷”有外电场时（匀强电场为例）-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+电介质等效为一大的电偶极子－＋＋＋－

2、－取向极化有极分子电介质-+分子要发生转动，电偶极矩方向转向外电场的方向无外场时有外电场时（匀强电场为例）-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+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——叫做取向极化电介质仍然等效为一大的电偶极子两种极化方式的结果：极化的微观机理有极分子——转向极化无极分子——位移极化均产生宏观上不可抵消的等效电偶极矩电介质的极化极化的宏观表现对均匀介质：内部无自由电荷的区域，仍为电中性的。或“极化电荷”表面出现面电荷分布，称为“束缚电荷”宏观上足够小三.极化强度及其与极化电荷、场强

3、的关系微观上足够大包含大量的分子，可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第i个分子的电偶极矩设中所有分子的电偶极矩的矢量和-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+极化强度——描述极化强弱的物理量定义：记作单位体积内，分子电偶极矩的矢量和极化强度与极化电荷的关系极化强度矢量与极化电荷面密度有什么联系呢？为简单起见，这里只讨论处在真空中的均匀电介质被极化的情况。这里只讨论处在真空中的均匀电介质被极化的情况。1)小面元dS对面S内极化电荷的贡献在已极化的介质内任意作一闭合曲面SS将把位于S附近的电介质分子分为

4、两部分:一部分在S内一部分在S外电偶极矩穿过S的分子对S内的极化电荷有贡献单位体积内的分子数为n，每个分子的电荷为q在dS附近薄层内认为介质均匀极化如果/2落在面内的是负电荷如果>/2落在面内的是正电荷所以小面元ds对面内极化电荷的贡献2)在S所围的体积内的极化电荷与的关系3)电介质表面极化电荷面密度的单位矢量介质外法线方向电介质电介质介质表面为正电荷介质表面为负电荷-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-++-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+----+++极化强度与场强的关系用表示极化电荷激发的电场的场强实验证明：对于各向同性线性电介

5、质，介质内任一点的电极化强度矢量和电介质内该点处的合场强成正比称作相对电介质常数，可由实验测定——电极化规律e-------极化率，与无关，与介质的种类有关，是介质材料的属性真空其它介质求:板内的场解:例2平行板电容器自由电荷面密度为充满相对介电常数为的均匀各向同性线性电介质单独联立普遍?9.5.2有电介质时的高斯定律任一点的总场强为：退极化场由高斯定理导体电介质取高斯面S引入电位移量:得有介质时的高斯定理:各向同性线性介质：说明：2、真空中的高斯定理是时的特例。3、是场量；是辅助量,没有物理意义1、介质中的高斯定理普遍成立于一切电磁场中。三者的关系:4、普适的各向同性线

6、性介质：5.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！（见书P184）总结电压变大，电场增大电压减小电场减小电压和电场不变以上都不对平行板电容器充电后与电源断开，此时平板电容器两板带等量异号电,+σ0,-σ0.插入一均匀电介质εr，比较插入介质前后电压，电场的变化#1b0505001a电荷增大，电荷减小电荷不变电位移减小电位移增大电位移不变平行板电容器充电后与电源断开，此时平板电容器两板带等量异号电,+σ0,-σ0.插入一均匀电介质εr，比较插入介质前后极板上电荷，电位移的变化#1b0505001b以上都不对平行板电容器充电后与电源断开，此时平板电容器两板带等

7、量异号电+σ0,-σ0.插入一均匀电介质εr，极板间的电位移和电场应为：#1a0505001cD例一:带电球体（R,q0），放在均匀无限大的电介质（r）中，求球外的电场分布以及贴近球表面上的束缚电荷总量。R解：真空中场强的1/r。场强减弱的原因是在贴近球表面的电介质面上出现了束缚电荷。电介质表面束缚电荷面密度：总的束缚电荷：两区域D相同,电位移线连续！两区域E不相同,电场线不连续！平板电容器两带等量异号电,+σ0,-σ0插入两块均匀电介质ε1,ε2电容器极板间两个区域A,B的电位移与电场关系：12两区域E相