资料说明第五章

1、上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出电介质：电介质：电阻率很大电阻率很大, ,导电能力很差的物质。导电能力很差的物质。电介质的特征：电介质的特征：原子或分子中的电子与原子核结合力原子或分子中的电子与原子核结合力很强，电子处于束缚状态，一般可看作理想绝缘体。很强，电子处于束缚状态，一般可看作理想绝缘体。电介质的极化：电介质的极化：当电介质处于电场中达到静电平衡当电介质处于电场中达到静电平衡时，在电介质的表面层或电介质体内会出现电荷，时，在电介质的表面层或电介质体内会出现电荷，这种现象就叫电介质的极化。这种现象就叫电介质的极化。上页上页 下页下页 返回返回

2、退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出 有极分子：有极分子：分子的正电荷中心与负电荷中心不重分子的正电荷中心与负电荷中心不重合。它们相当于一对距离极近的等值异号点电荷，合。它们相当于一对距离极近的等值异号点电荷，设它们的重心距离为设它们的重心距离为l，等效电偶极矩为，等效电偶极矩为l qpe 负电荷负电荷中心中心正电荷中心正电荷中心+ + +H H+ +H HO Ol 电介质分为两类电介质分为两类: :有极分子电介质有极分子电介质和和无极分子无极分子电介质。电介质。 方向：由负电荷中心指向正方向：由负电荷中心指向正电荷中心。电荷中心。上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页

3、下页 返回返回 退出退出 无极分子：无极分子：分子的正电荷中分子的正电荷中心与负电荷中心重合。等效心与负电荷中心重合。等效电偶极矩为零。如氦、氮、电偶极矩为零。如氦、氮、甲烷的分子。甲烷的分子。水、氨、一氧化碳、氯化氢等分子即为有极分子。水、氨、一氧化碳、氯化氢等分子即为有极分子。HClHClH HP PClClO OH HH HP PH HH HH HN NP P有极分子电介质可看作大量电偶极子的聚集体有极分子电介质可看作大量电偶极子的聚集体，电，电偶极子方向杂乱无章的排列，所有电偶极子矢量和偶极子方向杂乱无章的排列，所有电偶极子矢量和为零，电介质呈电中性。为零，电介质呈电中性。HeHHHC

4、HCH4上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出（1 1）无极分子电介质的位移极化）无极分子电介质的位移极化 加上外电场后，在电场作用下无极分子电介质加上外电场后，在电场作用下无极分子电介质分子正负电荷中心不再重合，发生相对移动分子正负电荷中心不再重合，发生相对移动, ,出现分出现分子电矩。对均匀电介质，和电场方向垂直的两个面子电矩。对均匀电介质，和电场方向垂直的两个面将分别出现正负电荷，这些电荷不能离开电介质，将分别出现正负电荷，这些电荷不能离开电介质，也不能在电介质中自由移动。称为也不能在电介质中自由移动。称为束缚电荷束缚电荷或或极化极化电荷电荷。这种在

5、外电场作用下在电介质中出现极化电。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荷的现象叫做电介质的极化电介质的极化。无极分子的极化在于。无极分子的极化在于正负电荷中心的相对位移，称为正负电荷中心的相对位移，称为位移极化位移极化上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出0 epe无外电场时无外电场时fepf外外El加上外电场后加上外电场后0ep极化电荷极化电荷极化电荷极化电荷+外外E上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出（2 2）有极分子的取向

6、极化）有极分子的取向极化 无外电场时，有极分子电矩取向不同，整个介无外电场时，有极分子电矩取向不同，整个介质不带电。质不带电。 在外电场中有极分子的固有电矩要受到一个力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矩作用，电矩方向转向和外电场方向趋于一致, ,这这种极化称种极化称有极分子的取向极化。有极分子的取向极化。+无外电场时无外电场时电矩取向不同电矩取向不同上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出ff外外EpMe +外外E两端面出现两端面出现极化电荷层极化电荷层转向转向外电场外电场ep外外Eep加上外场加上外场上页上页

7、 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出+ + + + + + - - - - - - + + + + + + + + + + +r- - - - - - - - - - -三三 电极化强度电极化强度VpP表面表面极化电荷面密度极化电荷面密度nPESlSlVpPe0lPS: :电极化强度电极化强度p: :分子偶极矩分子偶极矩的的单位：单位：2mCPPe为介质的电极化率为介质的电极化率上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出EEE0总电场总电场外电场外电场束

8、缚电荷电场束缚电荷电场 空间任一点总电场空间任一点总电场由于电介质中，外电场与极化电荷的电场方向相反由于电介质中，外电场与极化电荷的电场方向相反,所以电介质中的合场强总小于外场强。所以电介质中的合场强总小于外场强。上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出+ + + + + + - - - - - - + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - -dr极化电荷与自由电荷的关系极化电荷与自由电荷的关系0000EEErEEE0e010rr10rr1QQEPEEEe0r0000/0EEEEEPEe000相对电容率re1电容率r0

9、上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出电介质内电场电介质内电场0000EEE两两“无限大无限大”极板间充有相极板间充有相对电容率为对电容率为 均匀电介质。均匀电介质。r0极板上自由电荷面密度为极板上自由电荷面密度为介质表面极化电荷面密度为介质表面极化电荷面密度为 + + + + + + + + + + + 0EEdEqVqC00000000CEdqVqCr当两极板间没有电介质时的电容为当两极板间没有电介质时的电容为当两极板间充满电介质时的电容增大为原来的当两极板间充满电介质时的电容增大为原来的 倍倍r上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页

10、 返回返回 退出退出 电介质内部场强减弱为外场的电介质内部场强减弱为外场的1/ r 这一结论并不普这一结论并不普遍成立，但是场强减弱却是比较普遍的。遍成立，但是场强减弱却是比较普遍的。电介质的介电常量或电容率电介质的介电常量或电容率相对介相对介电常量电常量自由电荷和极化电荷激发的静电场特性相同，因而自由电荷和极化电荷激发的静电场特性相同，因而有电介质存在时，电场强度环路定理仍成立，即有电介质存在时，电场强度环路定理仍成立，即这里的场强是介质中的合场强这里的场强是介质中的合场强0l dE比较上两个式子得比较上两个式子得0000rrEE0)11 (r极化电荷面密度为极化电荷面密度为0000EEE上页上页 下页下页 返回返回 退出退出上页上页 下页下页 返回返回 退出退出 选择进入下一节选择进入下一节7 7-0 0 教学基本要求教学基本要求7-1 物质的电结构物质的电结构 库仑定律库仑定律7-2 静电场静电场 电场强度电场强度7-3 静电场的高斯定