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文档简介

1、讨论：,电介质如何影响电场？,在电场作用下，电介质的电荷如何分布？,如何计算有电介质存在时的电场分布？,注意：电介质和导体在电学机制上的区别。,5-8 静电场中的电介质,一、电介质的电结构,电介质分为两类: 有极分子电介质和无极分子电介质。,无极分子,有极分子,+ -,无外场时,(无极分子电介质),(有极分子电介质),整体对外不显电性,（热运动）,有外场时,(分子) 位移极化,(分子) 取向极化,极化电荷,极化电荷, 无极分子电介质, 有极分子电介质,二、电介质的极化,无论是有极分子电介质还是无极分子电介质，在外电场的 作用下，在均匀电介质的表面上出现一层极化(束缚)电荷。 这种现象称为电介质

2、的极化。,三. 电介质中的静电场,以平行板电容器为特例：,方向一致,5-9 有电介质时的高斯定理 电位移,一、有电介质时的高斯定理 电位移,有介质存在时,以平行板电容器为特例：,定义电位移矢量：,介质中的高斯定理：通过电介质中任一闭合曲面的 电位移通量等于该曲面所包围的自由电荷的代数和,引进 的优点在于计算通过任一闭合曲面的电位移通 量时，可以不考虑极化电荷的分布,二、有电介质时电场、极化电荷的计算,（1）分析自由电荷分布的对称性，选择适当的高斯面， 求出电位移矢量。,例题5-22一半径为R的金属球，带有电荷q0,浸埋在均匀“无限大”电介质（电容率为），求球外任一点P的场强分布。,P,E,D,

3、r,解: 介质以球体球心为中心对称分布，可知电场分布必仍具球对称性，用有电介质时的高斯定理来计算。,如图所示，过P点作一半径为r 并与金属球同心的闭合球面S，由高斯定理知,写成矢量式为,结果表明：带电金属球周围充满均匀无限大电介质后，其场强减弱到真空时的1/r倍。,例题5-23 平行板电容器两板极的面积为S，如图所示，两板极之间充有两层电介质，电容率分别为1 和2 ，厚度分别为d1 和d2 ，电容器两板极上自由电荷面密度为。求（1）在各层电介质的电位移和场强，（2）电容器的电容.,所以,解 （1 ）设场强分别为E1 和E2 ，电位移分别为D1 和D2 ，E1和E2 与板极面垂直，都属均匀场。先在两层电介质交界面处作一高斯闭合面S1，在此高斯面内的自由电荷为零。由电介质时的高斯定理得,为了求出电介质中电位移和场强的大小，我们可另作一个高斯闭合面S2 ，如图中左边虚线所示，这一闭合面内的自由电荷等于正极板上的电荷，按有电介质时的高斯定理，得,两电介质的电位移大小相等而场强的大小是不等的。但它们的方向都是由左指向右。,q=S是每一极板上的电荷，这个电容器的电容为,可见电容电介质的放置次序无关。

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