大学物理课件：第7章 静止电荷的电场4

1、电阻率很大，导电能力很差的物质。即绝缘体。 分子中的正负电荷束缚的很紧，介质内部几乎没有自由电荷。电介质的特点：7-8 静电场中的电介质电介质：一、电介质的微观机制和极化过程两大类电介质分子结构：分子的正、负电荷中心重合。不存在固有分子电偶极矩。分子的正、负电荷中心不重合，分子存在固有电偶极矩。(1)、有极分子：-q+q=O-H+H+H2O(2)、无极分子：=C-H+H+H+H+H4C+-1、无极分子的位移极化+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-E 在外电场的作用下，介质表面产生电荷的现象称为电介质的极化。 由于极化，在介质表面产生的电荷称为极化电荷或称束缚电荷。 无极分子在外场的

2、作用下由于正负电荷中心发生偏移而产生的极化称为位移极化。2、有极分子的取向极化+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-EoFF+-Eo 有极分子在外场中发生偏转而产生的极化称为取向极化。二、电极化强度矢量电极化强度矢量 是反映介质极化程度的物理量。+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-Eo没极化：极化时：+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-定义：（C m-2 ）介质内的场强：实验表明： 对于各向同性的均匀电介质，其中任一点处的电极化强度矢量与该点的总场强成正比。e 称为介质的极化率极化率e与场强E无关，取决于电介质的

3、种类。+-三、电极化强度与极化电荷的关系 设一均匀电介质薄片（S、l）置于电场（E）中，表面将出现极化电荷。 在均匀介质中， 极化电荷只出现在介质表面或两种介质的分界面上。一般情形：为薄片表面法向单位矢量四、电介质中的静电场1、各向同性电介质均匀充满整个电场空间例如无限大平行板电容器+ -+ -+ -+ -+ -+ - + - -+两极板间为真空时加入介质后电介质表面电荷面密度为产生的附加场强合场强其大小减弱定义：电介质的相对电容率电介质中对于各向同性的均匀电介质均适用如平行板电容器内-+ -+ -+ -+ -+ -+ - + - 2、均匀介质部分充满电场但介质侧面与电场垂直介质内仍有介质外不

4、变7-9 介质中的高斯定理，电位移矢量一、有电介质时静电场的环路定理静电场的环路定理仍成立， 而 的范围扩展啦二、介质中的高斯定理，电位移矢量真空中的高斯定理：介质中的高斯定理：以平板电容器为例：+- +-+EP对于同一闭合面S代入上式定义电位移矢量：介质中的高斯定理： 在任何静电场中，通过任意闭合曲面的电位移通量等于该曲面所包围的自由电荷的代数和。说明：（1）介质中的高斯定理虽说是从平板电容器这一特例推导出，但它却有普适性。 （2）介质中的高斯定理包含了真空中的高斯定理。 （3）电位移矢量 是一个辅助量。描写电场的基本物理量是电场强度 。真空中：所以：（4）电场中也可人为地画一系列 （电位移

5、线），从正的自由电荷出发；终止于负的自由电荷。不同于电场线（ 线） 线起止于任何正负电荷与 的关系对于各向同性的电介质：r 称为：相对介电常数 称为：介电常数注：是定义式，普遍成立。只适用于各向同性的均匀介质。真空中：介质中：计算电介质中场强的步骤：1、根据介质中的高斯定理计算出电位移矢量。2、根据电场强度与电位移矢量的关系计算场强。例7-24自由电荷面密度为o的平行板电容器，其电容量为多少？极化电荷面密度为多少？已知d，S， r+o- o-+解：D由介质中的高斯定理+o- oEo-+E例7-25一平行板电容器，中间有两层厚度分别为d1和d2的电介质，它们的相对介电常数分别为r1和r2，极板面积为S。求电容。r1r2d1d2解：设两极板带电荷面密度为例7-26一平行板电容器充以两种不同的介质，每种介质各占一半体积。求其电容量。解：设两半面带电荷面密度分别为由高斯定理得两部分内电位移矢量大小分别为则要求即方法二:例7-27球形电容器