电学(5-8、5-9)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,电介质的极化,介质中的静电场,有介质时的高斯定理,静电场的能量,电 介 质,电阻率很大，导电能力极差的物质。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：,电介质（,dielectric,）：,5-8,静电场中的电介质,2.,有极分子：,(polar molecule),1.,无极分子：,(,nonpolar,molecule),C,-,H,+,H,+,H,+,H,+,C,H,4,=,一,、电介质分子的结构,分子的正、负电荷中心在无外场时重合。不存在分子固有电偶极矩。,分子的正、负电荷中心在无外场时不重合，分子存在固有电偶极矩。,+,O,-,H,+,H,+,=,-q,+q,1.,无极分子电介质的位移极化,在外电场作用下，介质分表面（甚至体内）出现净电荷的现象称为,电介质的极化,。,二,、电介质的极化,这些电荷称为,极化电荷,或,束缚电荷,。,无极分子在外电场作用下正负电荷中心发生偏移而产生的极化称为,位移极化,。,有极分子在外场中发生偏转而产生的极化称为,转向极化,。,2.,有极分子电介质的转向极化,极化强度矢量 是反映电介质极化程度的物理量。,定义：,三,、极化强度,（C m,-2,）,介质内的场强：,均匀极化：,极化电荷产生的,附加电场,实验表明,：,对于各向同性的电介质，在,E,0,不太大的情况下，,(,e,称为介质的,极化率,),四、电极化强度与极化电荷的关系,设在均匀电介质中截取一斜柱体。,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。,+,-,+,-,+,-,介质表面的极化电荷面密度,极化电荷带正电,极化电荷带负电,正电荷,负电荷,五、电介质中的静电场,+-,+-,+-,+-,+-,+-,+-,-,-,-,-,-,-,-,+,+,+,+,+,+,+,设电介质表面极化电荷面密度为,附加场强,合场强,大小为：,减弱,E,0,定义：电介质的相对电容率,电介质中,电介质中,5-9,有介质时的高斯定理 电位移,一、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：,+q,-q,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,+,+,+,+,+,+,E,P,q,令,电位移,有介质时的高斯定理,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：,基本步骤：,1,、当自由电荷,q,0,和电介质在空间的分布具有相同的对称性时，可根据介质中的高斯定理计算出电位移矢量。,二、介质中的高斯定理的应用,2,、根据电场强度与电位移矢量的关系计算场强和其他物理量 等。,解：,例,1,、,平行板电容器：,S,、,d,、,，电,介质：厚,、,求：,+,-,真空中：,介质中：,+,-,例,2,、,球形电容器由半径为,R,1,的导体球和内半径为,R,3,的导体球壳构成，其间有两层均匀电介质，分界面的半径为,R,2,，,相对介电常数分别为,r1,和,r2,。,求：介质内的场强。,R,1,R,2,R,3,r1,r2,解：,P,196,5-25,、,5-37,、,5-38,