《静电场中的电介质》PPT课件.ppt

(1)无极分子电介质：无外电场时分子的正负电荷中心重合,无极分子没有固有电矩,6 静电场中的电介质,电介质：内部几乎没有可以自由运动电荷的物体，又称为绝缘体,一、电介质的分类,正负电荷中心重合,电偶极子模型,(2)有极分子电介质：无外电场时分子正负电荷中心不重合,有极分子具有固有电矩,无极分子的极化是由于分子中的正负电荷中心在外电场作用下发生相对位移的结果,-位移极化,诱导电偶极矩,二、电介质的极化,1. 无极分子的极化,诱导电矩pe方向与E0的方向大致一样,极化电荷,外电场E0越强，诱导电偶极矩pe越大,束缚电荷,击穿！,有极分子的极化是由于分子偶极子在外电场的作用下发生转向的结果,-转向极化,2. 有极分子的极化,束缚 电荷,极化 电荷,力矩,外电场E0越强，分子电矩pe的转向排列也越整齐,击穿！,在外电场的作用下，使电介质表面上出现电荷,电介质的极化,在介质表面出现的电荷是束缚电荷（极化电荷），且外电场越强，电介质表面出现束缚电荷越多,极化（束缚）电荷也会激发电场，使电场的分布发生变化,以两块靠得很近的带电金属板为例,三、电介质中静电场的电场强度,介质中某点的场强，是由外电场和极化电荷的电场叠加而成,-自由电荷的场强,-束缚电荷的场强,-介质中的合场强,电极化率 是与电介质有关的常数,实验发现，在各向同性电介质中,-相对介电常量,令,介质中的合场强E,相对介电常量r 是一个只与介质本身性质有关的无量纲的量,-极化电荷的电场将自由电荷的电场部分抵消的缘故,电介质中的合场强,讨论：,电介质中的静电场的场强减弱了!,四、有电介质时的静电场的两个基本定理,1. 有电介质时的环路定理,仍成立,束缚电荷的电场的性质与自由电荷电场一样,保守场,2. 有电介质时的高斯定理,在电介质电场中任作一闭合曲面S,，高斯定理仍成立,式中的 q 为闭合曲面内一切正、负电荷的代数和 （亦即自由电荷q0、极化电荷q）,有源场,在静电场中，通过任意闭合曲面的电位移通量，等于该高斯面内所包围的自由电荷的代数和,-电位移矢量,自由电荷,-有电介质时的高斯定理或 的高斯定理,电位移通量,令,（2）电位移通量只与闭合曲面所包围的自由电荷有关，但 D (E) 本身与自由电荷和极化电荷都有关,（1） 是一个辅助物理量，没有明显的物理意义，但有介质时，计算 通量比计算 通量简便,讨论：,-介质的介电常量,五、利用电介质中的高斯定理求场强的一般步骤,分析电场所具有的对称性质,巧作高斯面，即选择适当形状的闭合曲面为高斯面,计算通过高斯面的电位移通量,计算高斯面内所包围的自由电荷的代数和,由电介质中的高斯定理求出电位移 D,由电位移 D 求出场强 E,例1 半径为R1，电荷QA的导体球A，球外套一个半径为R3电荷QB的同心导体薄球壳B。A、B中间充满相对介电常量分别为r1和r2的两层各向同性均匀电介质，它们的分界面为一半径为R2的同心球面。试求：,(1) 电场强度分布； (2) A、B间的电势差； (3) 球