电磁学：第一章-第二次课

专题：电介质的极化二、分类2.非极性分子（无极分子）1.极性分子（有极分子）无外电场时，分子正负电荷重心重合无外电场时，分子正负电荷重心不重合，每个分子相当于电偶极子。例：CO2、H2、N2、O2、He例：H2O、HCl、CO、SO2一、电介质的电结构每个分子都是由带负电的电子（束缚电子）和带正电的原子核组成的。所有负电荷负重心，所有正电荷正重心，一般分子内正负电荷不集中在同一点上。由此可将电介质分为两类。1HH非极性分子极性分子ClHOHNHHHClH2ONH3HHCHCH4HHe2三、电极化现象(1)有极分子化极向取可见：E外强，端面上束缚电荷越多，电极化程度越高(2)无极分子电中性同样：E外强，p大端面上束缚电荷越多，电极化程度越高。位移极化两种电介质放入外电场，其表面上都会出现极化电荷。3再现电介质的极化过程：感生电矩固有电矩1º均匀电介质在电场中，表面出现极化电荷。不可分离出来——-束缚电荷说明4+++++++示例束缚电荷的影响：介质球放入后电力线发生弯曲2º取向极化→有极分子，位移极化→两种介质。3º对均匀电介质体内无净电荷，束缚电荷只出现在表面上。4º束缚电荷与自由电荷在激发电场方面，具有同等的地位。5º导体中存在的是自由电荷四、电介质中的电场5§1－3静电场的高斯定理1.电位移矢量：

在任何电介质中，任一点处的电位移为该点处的电场强度和该点处的介电常数的乘积。即：

引入的好处：不用再区别真空还是电介质了，因为电位移矢量与介质无关，即与束缚电荷无关，只与自由电荷有关，而电场强度则不同。2.电位移线：引入方法同电力线，区别在于电位移线从自由正电荷出发，终止于自由负电荷，而电力线从正电荷出发，终止于负电荷。6r+Qr+QE线D线示例D线与E线的区别：73.电通量定义：通过电场中任一给定面的电位移线总根数，就是通过该面的电位移通量（或电通量）e。（1）均匀场1）设场中有一平面S，该面的电通量：e=DS2)e=DScosSSnS（2）非均匀场曲面S上,各点的D大小方向均不同取面积元dS，其上的电通量：dS8S面上的总通量：当S为闭合曲面时：对闭合面的法线方向规定：自内向外为法线的正方向。D线从曲面内向外穿出：而从曲面外向内穿进：e的单位：库仑（C）SdS表示净穿出闭合面的电位移线的总根数。注：94.静电场的高斯定理——静电场的基本规律之一此定理是用电通量表示的电场与场源电荷关系的规律。（1）高斯定理：通过任意闭合曲面S的电通量S面包围的自由电荷的代数和若S内的电荷是连续分布：即：K.F.Gauss——德国物理学家、数学家、天文学家101º定理中D是所取的封闭面S（高斯面）上的电位移，它是由全部自由电荷（S内外）共同产生的合场强。2ºe只决定于S面包围的电荷，S面外的电荷对e

无贡献。高斯定理的物理意义：定理给出了静电场的重要性质——静电场是有源场正负电荷就是场源电位移线穿出电位移线穿入说明或11（2）用高斯定理求E例.用高斯定理求点电荷q的电场E。qr解：分析可知q的电场是以它为中心的球对称的，取以q为中心的球面为S面，S则：由高斯定理：方向为r.p利用上面的结论导出库仑定律.12将电荷q'放在r处，则q'受力为：——库仑定律1º

两定律以不同形式表示场源电荷与电场关系的同一客观规律。2º两者在反映静电场性质是等价的，但对运动电荷库仑定律不成立。已求得点电荷的电场为：注：qrq'定义：E是单位正电荷受的力。导出库仑定律：库仑定律：已知q求E高斯定理：当q对称分布时求E。13例.求均匀带电球面的电场分布。设半径为R，电量为+q。.pdqdEdE'dq'R解：取以r为半径的同心高斯球面So方向为rrrEoR14例.求均匀带电球的电场分布。设半径为R，电量为+q。.pdqdEdE'dq'R解：取以r为半径的同心高斯球面SorrEoR方向为r从前面两例可见点电荷的电场在r0

时，E

方向为r15例.用高斯定理求均匀带电的无限长圆柱棒的电场分布，已知线电荷密度。解：取以棒为轴，r为半径，高为l的高斯柱面。通过该面的电通量：00问：r0，E？l体密度均匀带电：表面带电：r请同学们思考16小结高斯定理解题步骤：（1）分析电场是否具有对称性。（2）取合适的高斯面(封闭面)，即取在D相等