§62-3靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)課件

§6.2靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)一、電介質(zhì)的分類電介質(zhì)即絕緣體，其內(nèi)無(wú)自由電子。電介質(zhì)分子等效成電偶極子(甲烷分子CH4)1.無(wú)極分子電介質(zhì)如:H2、O2、CH4、CO2、N2、石蠟、聚苯乙烯等分子。無(wú)外場(chǎng)時(shí)分子的正、負(fù)電荷中心重合，固有電矩。非極性分子(甲烷分子CH4)如:H2、O2、CH4、CO2、N2、石蠟、聚苯乙烯等分子。無(wú)外場(chǎng)時(shí)分子的正、負(fù)電荷中心重合，固有電矩。2.有極分子電介質(zhì)無(wú)外場(chǎng)時(shí)分子的正、負(fù)電荷中心不重合，固有電矩。2.有極分子電介質(zhì)無(wú)外場(chǎng)時(shí)分子的正、負(fù)電荷中心不重合，固有電矩。等效成有極分子(水分子H2O

)二、電介質(zhì)的極化對(duì)無(wú)極分子：

在外場(chǎng)的作用下，正負(fù)電荷中心發(fā)生相對(duì)位移，稱位移極化。?端面出現(xiàn)極化電荷(亦稱束縛電荷

)。?介質(zhì)內(nèi)部電場(chǎng)：(位移極化)?端面出現(xiàn)極化電荷(亦稱束縛電荷

)。?介質(zhì)內(nèi)部電場(chǎng)：對(duì)有極分子：?在時(shí)，取向雜亂無(wú)章，，對(duì)外不顯電性。對(duì)有極分子：?在時(shí)，取向雜亂無(wú)章，，對(duì)外不顯電性。在時(shí)，向外場(chǎng)方向作微小轉(zhuǎn)動(dòng)，稱取向極化。此時(shí)介質(zhì)內(nèi)：?端面出現(xiàn)極化電荷。體內(nèi)無(wú)凈余電荷！(取向極化)?端面出現(xiàn)極化電荷。體內(nèi)無(wú)凈余電荷！相同之處?極化后介質(zhì)端面出現(xiàn)極化電荷。體內(nèi)無(wú)凈余電荷！一般地，外場(chǎng)越強(qiáng)，端面上的極化電荷越多。極化電荷能與異號(hào)電荷中和嗎?為什么?相同之處?極化后介質(zhì)端面出現(xiàn)極化電荷。體內(nèi)無(wú)凈余電荷！?外場(chǎng)時(shí)，皆不顯電性；時(shí)，極化電荷在

介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生的電場(chǎng)與反向，！一般地，外場(chǎng)越強(qiáng)，端面上的極化電荷越多。?撤去外場(chǎng)后，介質(zhì)分子又無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，對(duì)外又呈電中性！極化電荷能與異號(hào)電荷中和嗎?為什么?三、電介質(zhì)的擊穿介質(zhì)能承受的最大電場(chǎng)強(qiáng)度

Eb。E0增加至Eb時(shí)，分子電離，介質(zhì)失去絕緣性！擊穿場(chǎng)強(qiáng)：電介質(zhì)電介質(zhì)空氣3云母80～200陶瓷4～25玻璃10～25石蠟30紙5～14膠木20變壓器油4～25(介電強(qiáng)度)電介質(zhì)電介質(zhì)空氣3云母80～200陶瓷4～25玻璃10～25石蠟30紙5～14膠木20變壓器油4～25四、電極化強(qiáng)度定義:電極化強(qiáng)度如何衡量電介質(zhì)被極化的程度?電介質(zhì)四、電極化強(qiáng)度定義:如何衡量電介質(zhì)被極化的程度?即：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)的電偶極矩矢量和為。電極化強(qiáng)度單位：C·m-2電介質(zhì)即：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)的電偶極矩矢量和為。單位：C·m-2例已知，位于平板電容器間的矩形電介質(zhì)端面上的極化電荷面密度分別為和，求介質(zhì)的電極化強(qiáng)度。例已知，位于平板電容器間的矩形電介質(zhì)端面上的極化電荷面密度分別為和，求介質(zhì)的電極化強(qiáng)度。解該矩形介質(zhì)可認(rèn)為是均勻極化！即介質(zhì)內(nèi)電極化強(qiáng)度＝常矢量取則：五、與的關(guān)系未加入電介質(zhì)時(shí)：實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：加入介質(zhì)后電場(chǎng)

質(zhì)介且有或εr

稱為電介質(zhì)的相對(duì)電容率。

質(zhì)介令：(電極化率

)?皆為純正數(shù)，無(wú)單位！反映電介質(zhì)極化的難易程度。?皆為純正數(shù)，無(wú)單位！反映電介質(zhì)極化的難易程度。?

與同方向(對(duì)各向同性均勻電介質(zhì))。?

只在電介質(zhì)內(nèi)分布，真空中P=0。

的分布可用電極化強(qiáng)度線即線來(lái)描述：

負(fù)極化電荷正極化電荷

質(zhì)介

質(zhì)介?

與同方向(對(duì)各向同性均勻電介質(zhì))。?

只在電介質(zhì)內(nèi)分布，真空中P=0。

的分布可用電極化強(qiáng)度線即線來(lái)描述：

負(fù)極化電荷正極化電荷?求極化電荷的一般步驟：§6.3電位移有介質(zhì)的高斯定理

一、的高斯定理令：(稱作電位移

)則：(的高斯定理)令：(稱作電位移

)則：(的高斯定理)即：通過(guò)任意閉合曲面(高斯面)的電位移通量等于該曲面所包圍的自由電荷代數(shù)和！ε

稱為電介質(zhì)的電容率

(或介電常數(shù)

)。?電位移只是輔助量，無(wú)實(shí)際物理意義。?利用的高斯定理可以求解有電介質(zhì)時(shí)的電場(chǎng)分布，但同樣只能求解球/柱/面對(duì)稱的電場(chǎng)問(wèn)題。有電介質(zhì)時(shí)電場(chǎng)問(wèn)題的求解順序：由自由電荷的分布由自由電荷的分布例已知金屬球半徑為R，帶電量為Q，被兩個(gè)同心介質(zhì)球殼包圍，已知：R1，R2，R3，εr1，εr2，求：(1)電場(chǎng)分布；(2)金屬球V；(3)r

=

R2面上的極化電荷。解電場(chǎng)為球?qū)ΨQ分布。則：電位移亦為球?qū)ΨQ分布。例已知金屬球半徑為R，帶電量為Q，被兩個(gè)同心介質(zhì)球殼包圍，已知：R1，R2，R3，εr1，εr2，求：(1)電場(chǎng)分布；(2)金屬球V；(3)r

=

R2面上的極化電荷。解電場(chǎng)為球?qū)ΨQ分布。則：電位移亦為球?qū)ΨQ分布。r<R1時(shí)：r<