靜電場中的電介質(zhì) (2)課件

第五章（DielectricInElectrostaticField）靜電場中的電介質(zhì)帶靜電的梳子吸引水柱1△§5.1電介質(zhì)對電場的影響§5.2電介質(zhì)的極化§5.3有介質(zhì)時靜電場的規(guī)律△§5.4電容器及其電容△§5.5電容器的能量、有介質(zhì)時的電場能量*△§5.6鐵電體

、壓電效應(yīng)前言本章目錄2它們又對立、又依存；但又常常并用。前言電介質(zhì)就是電的絕緣體。在概念上電介質(zhì)與導(dǎo)體構(gòu)成一對矛盾體。在實際應(yīng)用中，它們的作用正相反，正如導(dǎo)體一樣，研究電介質(zhì)對電場的影響，也是電學(xué)中的一個十分重要的問題。3§5.2電介質(zhì)的極化介質(zhì)在電場中出現(xiàn)附加電荷稱極化（polarization）一.電介質(zhì)分子可分為有極和無極兩類1.有極分子（polarmolecule）：

分子電荷的正、負(fù)“重心”分開，極矩，如:水，HCl，NH3…2.無極分子（nonpolarmolecule）：極矩。分子電荷的正、負(fù)“重心”重合，無固有電偶具有固有電偶。如：He，Ne，CH4…5二.極化機(jī)制1.位移極化（displacementpolarization）對無極分子2.取向極化（orientationpolarization）對有極分子PPθEE6對取向極化的說明：由于熱運(yùn)動，不是都平行于；有極分子也有位移極化，倒是主要的了。三.極化強(qiáng)度（electricpolarization）定義極化強(qiáng)度矢量：這里V0是指宏觀上夠小，但微觀上夠大。要是取向極化，但在高頻場中，位移極化反不過在靜電場中主7等效設(shè)單位體積分子數(shù)為n，則電介質(zhì)P++++σ′電介質(zhì)ds′P++++σnθdq小柱體l不被抵消電介質(zhì)PE有抵消作用92.極化體電荷：稱為的“散度”（divergence）。在直角坐標(biāo)中Δq內(nèi)VS電介質(zhì)10[例]已知：介質(zhì)球均勻極化，極化強(qiáng)度為求：、。解：×PPσ′θ11電介質(zhì)q0q§5.3有介質(zhì)時靜電場的規(guī)律一.的高斯定理q內(nèi)q0內(nèi)′S又仍成立，在有介質(zhì)時，因為與電荷有關(guān)，所以需要修改。而高斯定理13令稱為電位移（electricdisplacement）—的高斯定理對各向同性介質(zhì)稱介質(zhì)的介電常數(shù)（電容率）（permittivity）于是有或稱為電感（應(yīng)）強(qiáng)度14電介質(zhì)r=const.證：q內(nèi)VS證明各向同性均勻介質(zhì)內(nèi)0=0處必有=0。例115下面求極化電荷q的分布

：介質(zhì)內(nèi)部：介質(zhì)內(nèi)表面：rR1·q0OR217介質(zhì)外表面：E0R1R2r思考為什么曲線不連續(xù)？18二.靜電場的界面關(guān)系

1.界面的法向：（高）2.界面的切向：（環(huán)）121219§5.4電容器及其電容

(capacitorandcapacity)本節(jié)全部自學(xué)。下面提出幾個可供深入思考1.什么是分布電容（雜散電容、寄生電容）？它在實際問題中有何影響？如何減少影響？2.當(dāng)電容器兩極板帶電量不是等量異號時，3.舉出電容器的應(yīng)用二、三例，說明應(yīng)用原理。如何由定義C=Q/U來計算電容量？(Q取何值？)和調(diào)研的問題：（可將其作為讀書報告的內(nèi)容）21是否等于平板電容器的電容量？ab電容器與金屬盒之間是絕緣的。問：5.如圖示的平板電容器，被一金屬盒子包圍，要求說明理由。從a、b端看進(jìn)去，該系統(tǒng)的電容量4.什么是電容器的邊緣效應(yīng)？22一.電容器的能量UQ-Q+

-+-總電能

演示電容器儲能點亮閃光燈(KD020)§5.5電容器的能量、有介質(zhì)時的電場能量U=+--—極間電壓23（包括各向異性的線性極化介質(zhì)）在空間任意體積V內(nèi)的電場能：對各向同性介質(zhì)：可以證明，對所有線性極化介質(zhì)都成立。在真空中：（同第三章結(jié)果）25*△§5.6