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文档简介

1、4 电介质及其极化,一、有极分子及无极分子及介质极化,无极分子：分子正负电荷中心重合,有极分子：分子正负电荷中心不重合,电介质：绝缘体,电偶极子在均匀电场中所受的力矩：,介质的极化,加上外电场,无极分子,有极分子,二.电介质分子对电场的影响 1.无电场时,电中性,热运动-紊乱,2. 有电场时,有极分子介质,位移极化 displacement,边缘出现电荷分布,无极分子介质,称极化电荷 或称 束缚电荷 Polarization charges bound charges,取向极化 (orientation polarization),电偶极子排列的有序程度反映了介质被极化的程度 排列愈有序说明极

2、化愈烈,量纲,3.描述极化强弱的物理量-极化强度 Polarization vector,单位,每个分子的电偶极矩,三.电介质的极化规律,1.各向同性线性电介质 isotropy linearity,2.各向异性线性电介质 anisotropy,介质的电极化率,张量描述,无量纲的纯数,与,及晶轴的方位有关,r 无量纲的纯数,（介质的相对介电常数）,3.铁电体 ferroelectrics,主要宏观性质 1) 电滞现象 2)居里点 3)介电常数很大,非线性电容：用于振荡电路和介质放大器中,类似于铁磁体,有介质时，自由电荷和束缚电荷共同产生电场,满足高斯定理：,五. 的高斯定理,可以证明：,定义：

3、,称电位移矢量,则：,的高斯定理：,通过任意闭合曲面的电位移,通量等于面内包围的自由电荷代数和,1、电位移线：,规定：,1）线上点点切线方向与D方向相同,2）通过任意单位垂直面元的电位移线条数 等于该点电位移矢量的大小,特点：,起自正自由电荷（或无穷远），,终止于负的自由电荷（或无穷远），,在无自由电,荷处不会中断（无自由电荷电位移矢量连续）,在各向同性、均匀的电介质中,令：,称为介质的介电常数,真空中：,由高斯定理：闭合曲面的电位移通量只与面内包围的 自由电荷有关,2、电位移通量,1、在 任意电场中，高斯定理均成立,例1 介质细棒的外端放置一点电荷Q0,P点的场强？,共同产生,求:板内的场,

4、解:均匀极化 表面出现束缚电荷,内部的场由自由电荷和束缚电荷共同产生,例2 平行板电容器 自由电荷面密度为,充满相对介电常数为 的均匀各向同性线性电介质,由于自由电荷分布平面均匀，介质表面为等势面，故束缚电荷分布亦沿平面均匀分布,则：电场方向沿x方向,由高斯定理：,单独,普遍?,均匀各向同性电介质充满两个等势面之间时,均匀各向同性电介质充满 两个等势面之间,例3 导体球置于均匀各向同性介质中 如图示,求： 1)场的分布 2)电势的分布,解：1)场的分布,2）球内电势,球外电势,例4 一无限大各向同性均匀介质平板厚度为d,内部均匀分布体电荷密度为,求：介质板内、外的,解：,面对称 平板,相对介电常数为r ，,取坐标系如图,以x=0处的面为对称面过场

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