导体电介质和磁介质之电介质的极化.ppt

由于每个分子的电偶极矩都沿着外电场方向整齐排列，由于每个分子的电偶极矩都沿着外电场方向整齐排列，所以整块电介质的分子电偶极矩的矢量和不为零。所以整块电介质的分子电偶极矩的矢量和不为零。在电介质内部任取一个体积元在电介质内部任取一个体积元(该体积元宏观无限小，该体积元宏观无限小，即宏观上可看作一点；微观无限大，即微观上包含大即宏观上可看作一点；微观无限大，即微观上包含大量的电介质分子量的电介质分子)，该体积元内分子电偶极矩的矢量，该体积元内分子电偶极矩的矢量和和p分分一般不为零，从而产生一个附加电场。一般不为零，从而产生一个附加电场。这种由于正负电荷中心相对位移而引起的极化称为位移极化这种由于正负电荷中心相对位移而引起的极化称为位移极化。对于无极分子构成的电介质，在外电场对于无极分子构成的电介质，在外电场E0的作用下，无极分子的作用下，无极分子中的正，负电荷受到的电场力方向相反，中的正，负电荷受到的电场力方向相反，“中心中心”产生相对位产生相对位移，形成电偶极子，电偶极矩的方向沿着移，形成电偶极子，电偶极矩的方向沿着E0的方向，的方向，p分分 0。范例范例11.3 电介质的极化电介质的极化(1)说明由无极分子组成的电介质的极化过程。说明由无极分子组成的电介质的极化过程。(2)说明由有极分子组成的电介质的极化过程。说明由有极分子组成的电介质的极化过程。比较电介质的极化与导体的静电感应。比较电介质的极化与导体的静电感应。但是在电介质的表面产生了净余电荷层，但是在电介质的表面产生了净余电荷层，这种电荷称为束缚电荷这种电荷称为束缚电荷(极化电荷极化电荷)。这种电荷不能在电介质内部自由移动，更不能离开电介质这种电荷不能在电介质内部自由移动，更不能离开电介质转移到其他带电体上去，只能被束缚在介质的表面上转移到其他带电体上去，只能被束缚在介质的表面上。如果电介质是均匀的，在电介质内部任取一个体积元，其中正如果电介质是均匀的，在电介质内部任取一个体积元，其中正负电荷的数目是相等的，即均匀电介质内部处处呈电中性。负电荷的数目是相等的，即均匀电介质内部处处呈电中性。范例范例11.3 电介质的极化电介质的极化(1)说明由无极分子组成的电介质的极化过程。说明由无极分子组成的电介质的极化过程。(2)说明由有极分子组成的电介质的极化过程。说明由有极分子组成的电介质的极化过程。比较电介质的极化与导体的静电感应。比较电介质的极化与导体的静电感应。在无外在无外电场时，电场时，电介质电介质中无极中无极分子正分子正负电荷负电荷的的“中中心心”是是重合的。重合的。加了外电加了外电场之后，场之后，正电荷沿正电荷沿着电场线着电场线的方向产的方向产生微小的生微小的位移，负位移，负电荷逆着电荷逆着电场线的电场线的方向产生方向产生微小的位微小的位移，形成移，形成电偶极子，电偶极子，在电介质在电介质的表面出的表面出现净电荷。现净电荷。外电场外电场越强，越强，正负电正负电荷的距荷的距离越大，离越大，电偶极电偶极矩也越矩也越大，表大，表面的极面的极化电荷化电荷也越多。也越多。对于由有极分子构成的电介质，在没有外对于由有极分子构成的电介质，在没有外电场电场E0时，有极分子的电偶极矩时，有极分子的电偶极矩p分分 0。由于分子做无规则的热运动，各分子电矩的取向杂乱由于分子做无规则的热运动，各分子电矩的取向杂乱无章，在电介质的内部任取一个体积元，其分子电偶无章，在电介质的内部任取一个体积元，其分子电偶极矩的矢量和极矩的矢量和p分分=0，整块电介质是电中性的。，整块电介质是电中性的。解析解析(2)无外场时，分子的正，负电荷中心不重合无外场时，分子的正，负电荷中心不重合的分子称为有极分子，例如的分子称为有极分子，例如H2S，SO2，NH3等。等。范例范例11.3 电介质的极化电介质的极化加上外电场加上外电场E0后，分子受到电场力矩作用，转向外后，分子受到电场力矩作用，转向外电场方向，电偶极矩呈现一定的规则排列，导致整电场方向，电偶极矩呈现一定的规则排列，导致整块电介质分子电偶极矩的矢量和不为零块电介质分子电偶极矩的矢量和不为零。(1)说明由无极分子组成的电介质的极化过程。说明由无极分子组成的电介质的极化过程。(2)说明由有极分子组成的电介质的极化过程。说明由有极分子组成的电介质的极化过程。比较电介质的极化与导体的静电感应。比较电介质的极化与导体的静电感应。由于分子电偶极矩转由于分子电偶极矩转向外电场方向而引起向外电场方向而引起的极化称为取向极化。的极化称为取向极化。由于分子无规则的热运动，各个分子由于分子无规则的热运动，各个分子电矩方向并不都沿着电矩方向并不都沿着E0的方向，但的方向，但E0越强，越强，p分分沿沿E0方向的值就越大。方向的值就越大。在电介质内部位取一体积元，该体积元内分子电偶极矩在电介质内部位取一体积元，该体积元内分子电偶极矩的矢量和的矢量和p分分一般不再为零，从而产生附加电场。一般不再为零，从而产生附加电场。范例范例11.3 电介质的极化电介质的极化同样，在电介质表面分别出现正负极化电荷。同样，在电介质表面分别出现正负极化电荷。在电介质的极化过程中，通常两种极化可以同时出现。在电介质的极化过程中，通常两种极化可以同时出现。它们的微观过程不同，但是它们的微观过程不同，但是宏观效果是一样的：出现极宏观效果是一样的：出现极化电荷，产生附加电场。化电荷，产生附加电场。因此，在对电介质极化因此，在对电介质极化作宏观描述时，没有必作宏观描述时，没有必要区别两种极化要区别两种极化。(1)说明由无极分子组成的电介质的极化过程。说明由无极分子组成的电介质的极化过程。(2)说明由有极分子组成的电介质的极化过程。说明由有极分子组成的电介质的极化过程。比较电介质的极化与导体的静电感应。比较电介质的极化与导体的静电感应。电介质表面的面电荷是由靠近表面处分子中电荷的电介质表面的面电荷是由靠近表面处分子中电荷的微观位移形成的，是束缚电荷，不是自由电荷。微观位移形成的，是束缚电荷，不是自由电荷。均匀电介质被外场极化的最终结果是电介质表面产生了净余的均匀电介质被外场极化的最终结果是电介质表面产生了净余的电荷层，而内部不产生净电荷，这与导体的静电平衡类似。电荷层，而内部不产生净电荷，这与导体的静电平衡类似。范例范例11.3 电介质的极化电介质的极化电介质的束缚电荷与导体上的感电介质的束缚电荷与导体上的感应电荷都要产生附加电场应电荷都要产生附加电场E，它，它与外电场叠加形成合场强。与外电场叠加形成合场强。在平衡时，介质内部的合在平衡时，介质内部的合场强不为零，而导体内部场强不为零，而导体内部的合场强处处为零。的合场强处处为零。当外电场很强时，电介质当外电场很强时，电介质分子中的正负电荷可能被分子中的正负电荷可能被拉开而形成自由电荷。拉开而形成自由电荷。当自由电荷大量存在时，电介质的当自由电荷大量存在时，电介质的绝缘性能就会破坏而变成导体这种绝缘性能就会破坏而变成导体这种现象称为电介质的击穿现象称为电介质的击穿。(1)说明由无极分子组成的电介质的极化过程。说明由无极分子组成的电介质的极化过程。(2)说明由有极分子组成的电介质的极化过程。说明由有极分子组成的电介质的极化过程。比较电介质的极化与导体的静电感应。比较电介质的极化与导体的静电感应。加了外电加了外电场之后，场之后，正电荷沿正电荷沿着电场线着电场线的方向产的方向产生微小的生微小的位移，负位移，负电荷逆着电荷逆着电场线的电场线的方向产生方向产生微小的位微小的位移，形成移，形成电偶极子，电偶极子，在电介质在电介质的表面出的表面出现净电荷。现净电荷。在无外电在无外电场时，由场时，由于热运动于热运动的缘故，的缘故，电介质中电介质中有极分子有极分子的电偶极的电偶极矩的排列矩的排列是杂乱无是杂乱无章的。章的。加了外加了外电场之电场之后，电后，电偶极矩偶极矩向外电向外电场方向场方向偏转，偏转，在电介在电介质的表质的表面出现面出现净电荷。净电荷。