静电场中电介质精选文档.ppt

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1、静电场中电介质静电场中电介质本讲稿第一页，共十页电介质对电场的影响电介质对电场的影响实验发现实验发现:相对介电常数相对介电常数(电容率电容率)介电常数介电常数真空介电常真空介电常数数+-AB在平板电容器之间插在平板电容器之间插入一块介质板入一块介质板插入前：插入前：插入后：插入后：本讲稿第二页，共十页静电场中的电介质静电场中的电介质1 1 电介质的微观结构和分类电介质的微观结构和分类(1)(1)电介质内正负电荷处于束缚状态电介质内正负电荷处于束缚状态,在外电场在外电场作用下作用下,束缚电荷只作微观的相对位移束缚电荷只作微观的相对位移(2)(2)分子正负电荷中心分子正负电荷中心 代表电介质分子中

2、所有正代表电介质分子中所有正,负电荷的两个点电荷负电荷的两个点电荷称为分子正负电荷中心称为分子正负电荷中心,因此一个分子在外电场中可因此一个分子在外电场中可等效为一个电偶极子等效为一个电偶极子.本讲稿第三页，共十页分子的正、负电荷中心在无外场时重合。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。不存在固有分子电偶极矩。分子的正、负电荷中心在无外场时不分子的正、负电荷中心在无外场时不重合，分子存在固有电偶极矩。重合，分子存在固有电偶极矩。(1)、有极分子：、有极分子：-q+q=O-H+H+H2O(2)、无极分子：、无极分子：=C-H+H+H+H+CH4+本讲稿第四页，共十页1、无极

3、分子的位移极化、无极分子的位移极化+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-E 在外电场的作在外电场的作用下，介质表面产用下，介质表面产生电荷的现象称为生电荷的现象称为电介质的极化。电介质的极化。由于极化，在介质由于极化，在介质表面产生的电荷称为极化表面产生的电荷称为极化电荷或称束缚电荷。电荷或称束缚电荷。本讲稿第五页，共十页2、有极分子的取向极化、有极分子的取向极化+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-EoFF+-Eo 有极分子在外场中发生偏转而产生有极分子在外场中发生偏转而产生的极化称为的极化称为取向极化取向极化。本讲稿第六页

4、，共十页三、静电场中的电介质三、静电场中的电介质小结小结:(1)(1)电介质极化现象电介质极化现象在外电场作用下，介质表面在外电场作用下，介质表面产生极化产生极化(束缚束缚)电荷的现象。电荷的现象。(2)(2)不论是有极分子还是无极分子的极化，微观不论是有极分子还是无极分子的极化，微观机理虽然不相同，但在宏观上表现相同。机理虽然不相同，但在宏观上表现相同。(3)(3)电介质内的电场强度。电介质内的电场强度。本讲稿第七页，共十页+-+电位移有介质时的高斯定理电位移有介质时的高斯定理以平板电容器中充满均匀介质为例以平板电容器中充满均匀介质为例即即 通过任意闭合曲面的电位移通量只与面内自由电通过任意

5、闭合曲面的电位移通量只与面内自由电荷有关，与其它因素无关荷有关，与其它因素无关(面内自由电荷代数和面内自由电荷代数和)电位移矢量电位移矢量令令13.本讲稿第八页，共十页1.条件条件 高度对称分布高度对称分布(自由电荷与电介质自由电荷与电介质)(本课程本课程)注a.辅助矢量辅助矢量b.及及 与各种因素均有关与各种因素均有关二二.有均匀介质存在时场的求解有均匀介质存在时场的求解2.路径路径注b.一般不宜用叠加法求场一般不宜用叠加法求场a.无论介质内外无论介质内外,先求先求 再求再求均匀介质均匀介质14.本讲稿第九页，共十页讨论讨论:(1)平板电容器平板电容器(Q)中充有均匀介质中充有均匀介质(r)，求，求 D与与 的关系；的关系；(2)把带电导体球把带电导体球(Q0,R1)外包一层外半外包一层外半径为径为 R2的均匀介质球壳的均匀介质球壳(r)时时,求电场强度的分布求电场强度的分布.Q0-分析分析:c.引入引入 后后,可绕开极化电荷问题可绕开极化电荷问题b.作球型高斯面作球型高斯面Sa.自由电荷自由电荷Q0和介质均呈球对称分和介质均呈球对称分布布,故故 也为球对称分布也为球对称分布a.自由电荷自由电荷Q0和介质均呈球对称分和介质均呈球对称分布布,故故 也为球对称分布也为球对称分布r+-15.本讲稿第十页，共十页