高二物理競(jìng)賽電介質(zhì)的極化 課件

一.電介質(zhì)的分類從分子由正、負(fù)電荷重心的分布來(lái)看，電介質(zhì)可分為兩類。(1)分子內(nèi)正、負(fù)電荷的重心不相重合，其間有一定距離——極性分子如氯化氫(HCl)、水(H2O)、甲醇(CH3OH)等。電矩為：p=ql固有電矩a.極性分子+lp1電介質(zhì)的極化討論題：在均勻電場(chǎng)中分別有一個(gè)介質(zhì)球和一個(gè)介質(zhì)中的球形空腔，問(wèn)極化電荷的電場(chǎng)是加強(qiáng)還是削弱球心處的電場(chǎng)？E0E0削弱增強(qiáng)++++++－－－－－－E’?++++++－－－－－－E’?enenenen討論題：電介質(zhì)在外電場(chǎng)中極化后，兩端出現(xiàn)等量異號(hào)電荷，若把它截成兩半后分開(kāi)，再撤去外電場(chǎng)，問(wèn)這兩個(gè)半截的電介質(zhì)上是否帶電？為什么？不帶電分析：因?yàn)殡娊橘|(zhì)極化后所帶的電荷是束縛電荷，不能象導(dǎo)體中的自由電荷那樣能用傳導(dǎo)的方法引走。所以當(dāng)電介質(zhì)被截成兩半后撤去外電場(chǎng)，極化的電介質(zhì)又恢復(fù)原狀，仍保持中性。3.電介質(zhì)內(nèi)部的體束縛電荷在電介質(zhì)內(nèi)部作任一封閉曲面S由于極化而越過(guò)dS面向外移出封閉面的電荷為：通過(guò)整個(gè)封閉面向外移出的電荷為：體束縛電荷的產(chǎn)生PSendS電介質(zhì)是中性的，根據(jù)電荷守恒定律，由于電極化而在封閉面內(nèi)留下的多余的電荷為：表明：封閉面內(nèi)的體束縛電荷等于通過(guò)該封閉面的電極化強(qiáng)度通量的負(fù)值。5.電介質(zhì)的擊穿外加電場(chǎng)不強(qiáng)電介質(zhì)被極化外加電場(chǎng)很強(qiáng)電介質(zhì)被擊穿分子中的正負(fù)電荷被拉開(kāi)而變成可以自由移動(dòng)的電荷。若大量的這種自由電荷的產(chǎn)生，電介質(zhì)的絕緣性就會(huì)遭到明顯的破壞而變成導(dǎo)體。

——電介質(zhì)的擊穿介電強(qiáng)度（或擊穿場(chǎng)強(qiáng)）：一種電介質(zhì)材料所能承受的不被擊穿的最大電場(chǎng)強(qiáng)度。2.有電介質(zhì)存在的高斯定律，電位移矢量

DE：所有電荷產(chǎn)生的總電場(chǎng)由高斯定律可知：又體束縛電荷為：dielectricconductorPdS推導(dǎo)

D

的高斯定律用圖S引入電位移矢量：輔助物理量說(shuō)明：通過(guò)任意封閉曲面的電位移通量等于該封閉面包圍的自由電荷的代數(shù)和。D的高斯定律在無(wú)電介質(zhì)的情況下，P=0，電位移矢量

D介電常量注意：該關(guān)系式是點(diǎn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)于各向同性介質(zhì)而言，E

和D

同向。(1)D

高斯定律注意：D

高斯定律所表達(dá)的，只是高斯面上的D

通量與高斯面內(nèi)自由電荷總量的整體關(guān)系。而高斯面上任一點(diǎn)的D

與所有的電荷有關(guān)。討論D

和束縛電荷密切相關(guān)(2)由曲面上電位移D

和場(chǎng)強(qiáng)E

的通量與面內(nèi)自由電荷

、束縛電荷的關(guān)系：電位移線從正的自由電荷發(fā)出，終止于負(fù)的自由電荷。電場(chǎng)線起止于包括自由電荷和束縛電荷在內(nèi)的一切正、負(fù)電荷。討論題：在帶電兩塊金屬板之間有一層與板平行的均勻電介質(zhì)，圖中給出了兩組力線，試問(wèn)，哪一組線是D

線，哪一組線是E

線？分析：兩塊金屬板上分別帶有正、負(fù)自由電荷，而電介質(zhì)板上、下表面分別帶有正、負(fù)束縛電荷。D

線E

線(1)(2)+Q-Q+-3.利用D

高斯定律分析有電介質(zhì)存在的電場(chǎng)分布步驟由已知的自由電荷的分布，由D

高斯定律求解出D

的分布；利用求出E

的分布。利用可求出電介質(zhì)的P。利用求出面電荷分布。例5-3-1＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－U0D2E2－－－－－＋＋＋＋＋D1E1求：U？電介質(zhì)上下表面的面束縛電荷密度？U＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－解：未充電介質(zhì)以前，下底面上底面D=0側(cè)面D2E2－－－－