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文档简介

第五章静电场中的电介质电介质(绝缘体)：内部没有可以自由移动的电荷，因而完全不能导电。电介质在外电场的作用下会发生电极化现象，从而会反过来影响原电场的分布。本章主要内容讨论处于外电场中的电介质的极化现象及其与外电场之间相互影响的规律。本章基本要求1.了解静电场中电介质的极化现象及其微观本质；理解有介质时的高斯定理。2.理解电容的概念，会计算电容器的电容。3.了解有介质时的电场能量的计算。+++++++-------+++++++-------电介质的相对介电常量(相对电容率)1电介质对电场的影响电介质的插入使板间的电场减弱(2)分子内正、负电荷重心是重合的，这类分子称为非极性分子。如氦(He)、氢(H2)、甲烷(CH4)等。电矩：p=0b.非极性分子+1.当非极性分子处在外电场中时，每个分子中的正、负电荷将分别受到相反方向的电场力F+

、F-

作用而被拉开，导致正、负电荷重心发生相对位移

l

而成为一个电偶极子。E+lp感生电矩：其方向都沿着外电场的方向◆整块的非极性分子电介质在外电场作用下，在和外电场垂直的电介质两侧表面上，分别出现正、负电荷层。注：这两侧表面上分别出现的正电荷和负电荷是和介质分子连在一起的，不能在电介质中自由移动，也不能脱离电介质而独立存在，故称为面束缚电荷或面极化电荷。++++++2.当有极分子电介质在有外电场E0时，每个分子的固有电矩都受到力偶矩作用，要转向外电场的方向。注意：由于分子热运动的干扰，并不能使各分子电矩都循外电场的方向整齐排列。外电场愈强，分子电矩的排列愈趋向于整齐。Ep+◆整块的极性电介质在垂直于外电场方向的两个表面上也出现面束缚电荷。注意：如果撤去外电场，由于分子热运动，分子电矩的排列又将变得杂乱无序，电介质又恢复电中性。++++++两种电介质，其极化的微观过程虽然不同，但却有同样的宏观效果：因此，在宏观上表征电介质的极化程度和讨论有电介质存在的电场时，就无需把这两类电介质区别开来，而可统一地进行论述。2.电场越强，电场对介质的极化作用越剧烈，介质上出现的束缚电荷也就越多。1.

介质极化后，都使得其中所有分子电矩的矢量和，同时在介质上都要出现面束缚电荷；小结三.电极化强度矢量1.P：表征电介质的电极化程度的物理量对于非极性分子而言，每个分子的感生电矩都相同，则P=npn：单位体积内的分子数SI单位：C/m2

（与面电荷密度的单位相同）实验指出，对于各向同性的电介质，其中每一点的电极化强度P

大小与该点的总电场强度E

大小成正比，且方向相同，即电介质的电极化强度随外电场的增强而增大。电极化率极化电荷的产生体积元dV

内的分子的正电荷的重心都能越过dS

面到前侧去。2.电极化强度P

与面束缚电荷的关系以非极性分子为例考虑电介质内部某一小面元dS

处的极化lEP由于极化而越过dS

面的总电荷为：将p=ql，P=np

代入得：表示：dS

面上因极化而越过单位面积的电荷极化电荷的产生lEP◆若面碰巧是电介质的面临真空的表面，则得到面

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