《静电场中的电介质》PPT课件.ppt

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1、引言：引言：导体、半导体以外，在电场之中能与电场发生作用导体、半导体以外，在电场之中能与电场发生作用的物质的物质,称为称为电介质电介质。1 1、电介质、电介质为了突出电介质与导体的不同，通常将电介质看为了突出电介质与导体的不同，通常将电介质看作理想的绝缘体，即无可自由移动的电荷。作理想的绝缘体，即无可自由移动的电荷。6-26-2静电场中的电介质静电场中的电介质1一一 电介质对电场的影响电介质对电场的影响 相对电容率相对电容率相对相对电容率电容率电容率电容率+-+-与导体相比与导体相比2+-电介质对电容的影响电介质对电容的影响 相对电容率相对电容率相对相对电容率电容率+-36-2 6-2 静电场

2、中的电介质静电场中的电介质第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版二二 电介质的极化电介质的极化无极无极分子：（氢、甲烷、石蜡等）分子：（氢、甲烷、石蜡等）有极有极分子：（水、有机玻璃等）分子：（水、有机玻璃等）电介质电介质46-2 6-2 静电场中的电介质静电场中的电介质第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版两大类电介质分子结构两大类电介质分子结构：分子的正、负电荷中心在无外场时分子的正、负电荷中心在无外场时重合，不存在固有分子电偶极矩。重合，不存在固有分子电偶极矩。A.A.无极分子无极分子：=CH456-

3、2 6-2 静电场中的电介质静电场中的电介质第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版H2O分子的正、负电荷中心在无外场时分子的正、负电荷中心在无外场时不重合，分子存在固有电偶极矩。不重合，分子存在固有电偶极矩。B.B.有极分子有极分子：=电偶极子电偶极子62 2、无外场作用时无外场作用时电介质呈电中性电介质呈电中性无外电场时无外电场时:(1)(1)无极分子电介质固有电矩为零无极分子电介质固有电矩为零，呈中性是显然的，呈中性是显然的;(2)(2)对有极分子电介质对有极分子电介质，因其无规则热运动的结果，使得每，因其无规则热运动的结果，使得每个分子的固有电

4、矩的取向都是杂乱无章的，因此，在介质内个分子的固有电矩的取向都是杂乱无章的，因此，在介质内任任取一个小体积元取一个小体积元，各个分子电矩的矢量和必定为零，故呈电，各个分子电矩的矢量和必定为零，故呈电中性。中性。73 3、电介质的极化、电介质的极化 1)1)无极分子无极分子电介质电介质的位移极化的位移极化均匀极化时，只在表面出现极化电荷均匀极化时，只在表面出现极化电荷q/。由于这种电荷不能。由于这种电荷不能移动，故又称为束缚电荷。移动，故又称为束缚电荷。在外电场作用下，分子正电荷中心和负电荷中心发生相对在外电场作用下，分子正电荷中心和负电荷中心发生相对位移，形成附加分子偶极子位移，形成附加分子偶

5、极子 p pm m叫叫位移极化。位移极化。8沈沈辉辉奇奇制制作作-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+2)2)有极分子有极分子电介质的电介质的转向（取向）极化转向（取向）极化无无外外场场有有外外场场均匀极化均匀极化+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-非均匀极化非均匀极化+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-9无论有极分子电介质还是无极分子电介质，当无论有极分子电介质还是无极分子电介质，当它们是均匀各向它们

6、是均匀各向同性的同性的，且处在均匀外场中时，由于在电介质内部，且处在均匀外场中时，由于在电介质内部相邻电偶极相邻电偶极子正、负电荷相互靠得很近子正、负电荷相互靠得很近，因而，因而介质内部也无净电荷介质内部也无净电荷。如果介质不均匀如果介质不均匀，或外场不均匀，或介质各向异性，则，或外场不均匀，或介质各向异性，则介质极化后在介质极化后在介质内部也会出现净电荷介质内部也会出现净电荷，这与，这与导体静电导体静电平衡时内部无电荷平衡时内部无电荷有所有所不同不同。10电极化强度电极化强度 是反映介质极化程度的物理量。是反映介质极化程度的物理量。没极化：没极化：极化时：极化时：+-+-+-+-+-+-+-

7、+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-*三三.极化强度和极化电荷极化强度和极化电荷11宏观上无限小宏观上无限小微观上微观上无限大的体积元无限大的体积元定义定义单位单位第第i个分子的电偶极矩个分子的电偶极矩(1)(1)定义定义:介质中单位体积内分子电偶极矩的矢介质中单位体积内分子电偶极矩的矢量和为量和为极化强度极化强度矢量矢量 与与电荷面密度单位电荷面密度单位相同，相同，两者有什么关系呢？两者有什么关系呢？12+-：极化电荷面密度：极化电荷面密度：分子电偶极矩分子电偶极矩：电极化强度电极化强度 -+电极化强度与电荷面密度之间的关系电极化强度与电荷面密度之间的关系13

8、6-2 6-2 静电场中的电介质静电场中的电介质第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版均匀极化时，只在表面出现极化电荷均匀极化时，只在表面出现极化电荷q/。由于这种电荷不能。由于这种电荷不能移动，故又称为束缚电荷。移动，故又称为束缚电荷。14四四.极化电荷与自由电荷的关系极化电荷与自由电荷的关系+-+介质中的总场强介质中的总场强大小大小场强大小与电荷面密度成正比场强大小与电荷面密度成正比156-2 6-2 静电场中的电介质静电场中的电介质第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版如果介质是玻璃：如果介质是玻璃：=5166-2 6-2 静电场中的电介质静电场中的电介质第六章第六章 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质物理学物理学第五版第五版+-+电极化率电极化率1)1)实验表明，对各向同性的均匀介质有实验表明，对各向同性的均匀介质有 17