电介质的极化

2 电场强度,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2 电场强度,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,太原理工大学物理系李孟春编写,7-3 电介质的极化,电介质内没有可以自由移动的电荷。在外电场作用下，电介质中的电荷只能在分子范围内,微观移动,。,一、电介质,1 电介质的特征,2 电介质的分子模型,把电介质的分子等效为一个电偶极子,+,-,分子电矩,1 无极电介质的极化,正常情况下电荷分布对称，正负电中心重合，无固有电矩。,如,He、H,2,、N,2,、O,2,、CO,2,等。,(2)无外电场时,二、电介质的极化,每个分子,p,分,=0,在,V,内,(1)无极分子,(3)有外电场时,正负电中心产生相对位移，,在介质内取,V,且外电场越强 就越大,这种极化称,位移极化.,E,外,V,2 有极电介质的极化,（1）有极分子,正常情况下，内部电荷分布不对称，正负电中心已错开，有固有电矩,如,HCl、H,2,O、CO,等。,(2)无外电场时,每个分子,由于热运动，各个分子电矩取向混乱,小体积,V,(3)有外电场时,各个分子的电矩与电场方向基本一致,在介质内取,V,且外电场越强 就越大,这种极化称,取向极化.,有外电场,V,无外电场,V,描述电介质在外电场作用下被极化的强弱程度的物理量。,三、极化强度矢量,定义：,单位体积内分子电矩的矢量和.,无论是无极分子还是有极分子的电介质都有,无,外电场时，,有,外电场时，,1.电极化强度,且电场越强,越大.,2.电极化强度和场强的关系,由实验得出，对各向同性电介质,e,：,电极化率,(,e,0),，无量纲的纯数，决定于电介质性质。,是电介质中某点的场强(包括该点的外电场以及电介质上所有电荷在该点产生的电场)。,为介质的,相对电容率,电介质极化后，在电介质体内及表面上可以出现,极化电荷,(又称,束缚电荷,)。,四、极化电荷,1.体束缚电荷,以无极分子位移极化为例,在介质内取一面元,ds,，,在电场作用下，,dV体积,内所有分子的正电荷中心将越过dS面（设负电荷不动）。,穿出,ds,面的电荷,设单位体积内分子数密度为,n,，有,n,个电偶极子，每个电偶极子的电极矩大小相等，方向相同,极化强度矢量,越过,dS,面元的总电荷,在电介质体内取任一封闭曲面,S,，则净穿出整个封闭面的电荷为,留在封闭面内的电荷为,留在封闭面内的电荷为,对均匀电介质，若电介质体内无自由电荷，则不管电场是否均匀，电介质体内都无束缚电荷。,2.极化面电荷密度,若前述dS面元刚好在电介质表面上，电介质表面dS面积上的束缚电荷,介质的极化面电荷密度,为介质表面的外法线方向,方向：由电介质内指向介质外,