电介质及其极化完整课件.ppt

9-4电介质及其极化,1.有极分子和无极分子电介质2.电介质的极化3.电极化强度,一、有极分子和无机分子电介质电介质是电阻率很大、导电能力很差的物质。在静电问题中，常把电介质看作理想的绝缘体。有极分子：分子的正电荷中心与负电荷中心不重合。,有极分子的等效电偶极矩：整个电介质可以看成是无数的点偶极子的聚集体。虽然每个分子的等效点偶极矩不为零，但不管从电介质整体来看，还是从电解质的某一小体积来看，电解质是呈中性的。,无极分子：分子的正电荷中心与负电荷中心重合。,无极分子的等效电偶极矩：无极分子电介质整体也是呈中性的。,二、电介质的极化,1、无极分子的位移极化,加上外电场后，在电场力作用下电介质分子的正负电荷中心不再重合，形成一个电偶极子，它们的等效电偶极矩P的方向都沿着电场的方向。,电介质的两个和外电场强度相垂直的表面层里，将分别出现正电荷和负电荷。这些电荷不能离开介质，也不能在电介质中自有移动，我们称之为极化电荷。这种在外电场作用下，在电介质中出现极化电荷的现象叫做电介质的极化。由于无极分子的极化在于正、负电荷中心的相对位移，所以常叫做位移极化。,2、有极分子的取向极化,在外电场中有极分子的固有电矩要受到一个力矩作用，电矩方向转向和外电场方向趋于一致。,无外电场时，有极分子电偶极矩取向不同，整个介质不带电。,有机分子的极化就是等效电偶极子转向外电场的方向，所以叫做取向极化。,一般来说，分子在取向极化的同时还会产生位移极化，但是，对于有极分子电介质来说，在静电场作用下，取向极化的效应比位移极化的效应强得多，所以有极分子的极化机理是取向极化。,三、电极化强度,上面从分子的结构出发，说明了两类不同的电介质的极化过程，这两类电介质极化的微观过程虽然不同，但宏观的效果却是相同的，都是在电介质的两个相对表面上出现了异号的极化电荷，在电介质内部有沿电场方向的电偶极矩。,1、电极化强度矢量,单位体积内分子电偶极矩的矢量和,电极化强度的单位是,2、电极化强度与总场强的关系,式中的比例因数和电介质的性质有关，叫做介质的电极化率。,3、束缚电荷与电极化强度的关系：,电偶极矩,电偶极矩的矢量和,因斜柱体的体积为，按定义，电极化强度P的大小为,上式表明，电介质极化时产生的极化电荷的面密度，等于电极化强度沿外法线方向的分量。,例9-4半径R的介质球被均匀极化，极化强度为P。求：1)介质球表面的分布；2)极化电荷在球心处的场。,2019/12/14,13,可编辑,由此可知，右半球面上,左半球面上,2)在球面上取环带,解：1)球面上任一点,E沿x轴负方向。,在球心处的场,9-5电介质中的静电场,空间任一点的合场强E应该是,外电场,总电场,极化电荷所激发电场,一、平行板电容器均匀电介质,极板间电介质中的合场强E的大小为,电介质中的电极化强度为而代入上式得,上式表明，在均匀电介质充满整个电场的情况下，电介质内部的场强E为场强的倍。,两极板间的电势差,设极板的面积为S,则极板上总的电荷量为极板间充满均匀电介质后的电容为,即电容为两极板间是真空时电容的倍。,由式得和有如下关系,电介质内部场强减弱为外场的这一结论并不普遍成立，但是电介质内部的场强减弱却是比较普遍的。,二、均匀电介质球处于均匀外电场,放入电介质球前的均匀电场,放入介质球后球内外空间合场强的分布,+,+,+,+,+,介质球内的场强已经在