大学物理ii—9电学5电介质-课堂

1、1一、极化的微观机制一、极化的微观机制1 1、电介质的分类、电介质的分类 等效电荷及电荷重心等效电荷及电荷重心 把分子中全部正电荷（或负电荷）等效为一个总的正把分子中全部正电荷（或负电荷）等效为一个总的正电荷（或负电荷），并假定其位置处于分子中各个正电电荷（或负电荷），并假定其位置处于分子中各个正电荷（或负电荷）的荷（或负电荷）的“重心重心”处，使等效电荷在远处产生处，使等效电荷在远处产生的电场和一个中性电介质分子中全部正电荷（或负电荷）的电场和一个中性电介质分子中全部正电荷（或负电荷）在该处所产生的电场相同。在该处所产生的电场相同。负电荷的负电荷的重心重心正电荷的正电荷的重心重心分子电矩分子

2、电矩l qPe9.6 9.6 静电场中的电介质静电场中的电介质编辑ppt) , , ( )() , , ( )(232224SONHOHbNHCHa例例心心不不重重合合。无无外外场场时时，正正负负电电荷荷中中有有极极分分子子例例心心重重合合。无无外外场场时时，正正负负电电荷荷中中无无极极分分子子 HH0104-OHHHHC甲烷分子甲烷分子4CH0 eP0 ePOH2O+ +- -编辑ppt31 1、无极分子的位移极化、无极分子的位移极化 ）2 2、有极分子的转向极化、有极分子的转向极化加上外电场后加上外电场后0 eP0 ep0 eP无外电场时无外电场时 0 ep0 eP无外电场时无外电场时0

3、eP加上外电场后加上外电场后0 eP0 eP编辑ppt4二、极化强度矢量二、极化强度矢量PVpPe 0E(2) (2) 是空间矢量点函数，介质中不同点一般不同。是空间矢量点函数，介质中不同点一般不同。P若若 ，即不随空间变，则称介质，即不随空间变，则称介质均匀极化均匀极化。常量PP2米米库库(1) (1) 的单位：的单位： 了解了解：1）极化电荷面密度 与极化强度 P 的关系： nP2 2）任意闭合曲面的极化强度矢量的通量等于该闭合曲面）任意闭合曲面的极化强度矢量的通量等于该闭合曲面内的极化电荷总量的负值。内的极化电荷总量的负值。 qSdPSEPe 0 3 3）极化强度与场强的关系：）极化强度

4、与场强的关系：编辑ppt5电介质中的电场强度为外加电场与极化电荷附加电场的矢量和电介质中的电场强度为外加电场与极化电荷附加电场的矢量和. .EEE 00EE三、三、电介质中的电场强度电介质中的电场强度rEE0 条件：条件： 各向同性均匀介质充满电场全空间；各向同性均匀介质充满电场全空间； 不同均匀介质分层充满且分界面是等位面；不同均匀介质分层充满且分界面是等位面； EEE 0：介质的相对电容率：介质的相对电容率r 编辑ppt6电位移矢量电位移矢量000d qqqSES四、有介质时的高斯定理四、有介质时的高斯定理 qSdPS SSqSdPE00)( PED 0 穿过静电场中任一闭合曲面的电位移通

5、量等穿过静电场中任一闭合曲面的电位移通量等于该曲面内包围的自由电荷的代数和。于该曲面内包围的自由电荷的代数和。0dqSDs 有介质时的高斯定理有介质时的高斯定理: :（2 2）E和和D与所有电荷有关与所有电荷有关 sdD 只与只与S S面内的自由电荷有关，与束缚电荷无关面内的自由电荷有关，与束缚电荷无关（1 1）（3 3） 是辅助物理量，无物理意义。是辅助物理量，无物理意义。D编辑ppt7对对各向同性电介质各向同性电介质EPe0 EEEEPEDree 00000)1 ( 则则r0（绝对）介电常数（绝对）介电常数EED r0 e e 电介质的极化率电介质的极化率 er 1相对介电常数相对介电常数

6、 电场电场 具有对称性时，具有对称性时， 同样具有对称性。同样具有对称性。 DE编辑ppt8RPr球对称分布球对称分布( (球面、球体等）球面、球体等） 轴对称轴对称（无限长圆柱面、圆柱体）（无限长圆柱面、圆柱体） 面对称面对称（无限大平面、平板）（无限大平面、平板）SPR取取编辑ppt9介质中高斯定理的应用介质中高斯定理的应用若已知自由电荷的分布，求有电介质时的电场强度若已知自由电荷的分布，求有电介质时的电场强度，可用介质中的高斯定理。先求出，可用介质中的高斯定理。先求出 ，再求出电，再求出电场强度场强度DEEDqSdDEDSr 00分析对称性分析对称性0dqSDs 编辑ppt102004rQDErr 解解: : 作同心球面为高斯面得作同心球面为高斯面得 SqSdD0QrD 24 24 rQD 导体球的电势：导体球的电势： RRrdrrQrdEV204RQr 0