新7-8靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)

1、第八節(jié)第八節(jié)靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)電介質(zhì)中的靜電場(chǎng)電介質(zhì)中的靜電場(chǎng)一、極化一、極化 Dielectric 機(jī)理機(jī)理 1 1、電荷、電荷“重心重心” 分子中全部同號(hào)電分子中全部同號(hào)電荷等效位置（等效指作用等效）荷等效位置（等效指作用等效） 2 2、電介質(zhì)分子分類、電介質(zhì)分子分類（無外電場(chǎng)）（無外電場(chǎng)）(1)(1)無極分子無極分子：電介質(zhì)分子的正負(fù)電荷：電介質(zhì)分子的正負(fù)電荷“重重 心心”是重合的是重合的CH+H+H+H+甲烷分子甲烷分子正負(fù)電荷正負(fù)電荷“重心重心”重合重合(2)(2)有極分子有極分子：電介質(zhì)分子的正負(fù)電荷：電介質(zhì)分子的正負(fù)電荷“重重 心心”是不重合的是不重合的等量的正負(fù)電

2、荷等量的正負(fù)電荷“重心重心”互相錯(cuò)開，形成一互相錯(cuò)開，形成一定的電偶矩，即定的電偶矩，即分子固有電矩分子固有電矩。+正電荷正電荷“重心重心”負(fù)電荷負(fù)電荷“重心重心”PeHO+H+水分子水分子(1) 無極分子的位移極化無極分子的位移極化 無外電場(chǎng)時(shí)，分子正負(fù)電荷無外電場(chǎng)時(shí)，分子正負(fù)電荷“重心重心”重重合，電介質(zhì)不帶電。合，電介質(zhì)不帶電。 加上外電場(chǎng)后，在電場(chǎng)作用下電介質(zhì)分加上外電場(chǎng)后，在電場(chǎng)作用下電介質(zhì)分子正負(fù)電荷子正負(fù)電荷“重心重心”不再重合，出現(xiàn)誘導(dǎo)電不再重合，出現(xiàn)誘導(dǎo)電偶極矩偶極矩pe+fflE外外pee+3、電介質(zhì)的極化、電介質(zhì)的極化E外外+加上外電場(chǎng)后，由于誘導(dǎo)電偶極矩的出現(xiàn)，加上外電

3、場(chǎng)后，由于誘導(dǎo)電偶極矩的出現(xiàn)，在介質(zhì)左右的兩個(gè)端面上出現(xiàn)極化電荷層。在介質(zhì)左右的兩個(gè)端面上出現(xiàn)極化電荷層。+ (2) 有極分子的轉(zhuǎn)向極化有極分子的轉(zhuǎn)向極化 無外電場(chǎng)時(shí)無外電場(chǎng)時(shí)，由于分子的無規(guī)則熱運(yùn)由于分子的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，所有分子的固有電矩的矢量和平均說動(dòng)，所有分子的固有電矩的矢量和平均說來互相抵消，即來互相抵消，即p p分子分子= 0= 0，宏觀上不產(chǎn)生，宏觀上不產(chǎn)生電場(chǎng)。電場(chǎng)。ffEMp=e+peE(2) 有極分子的轉(zhuǎn)向極化有極分子的轉(zhuǎn)向極化 在外電場(chǎng)中有極分子的固有電矩要受到在外電場(chǎng)中有極分子的固有電矩要受到一個(gè)力矩作用；一個(gè)力矩作用； 在此力矩作用下，使電矩方向轉(zhuǎn)向和在此力矩作用下，使

4、電矩方向轉(zhuǎn)向和外電場(chǎng)方向一致。外電場(chǎng)方向一致。 加上外電場(chǎng)后，加上外電場(chǎng)后，分子的固有分子的固有電矩受力矩電矩受力矩作用而發(fā)生轉(zhuǎn)向，作用而發(fā)生轉(zhuǎn)向，+E外外E外外+ 加上外電場(chǎng)后，加上外電場(chǎng)后，分子的固有分子的固有電矩受力矩電矩受力矩作用而發(fā)生轉(zhuǎn)向，作用而發(fā)生轉(zhuǎn)向，E外外+ 加上外電場(chǎng)后，加上外電場(chǎng)后，分子的固有分子的固有電矩受力電矩受力矩作用而發(fā)生轉(zhuǎn)向，在電介質(zhì)左右兩端面矩作用而發(fā)生轉(zhuǎn)向，在電介質(zhì)左右兩端面上出現(xiàn)極化電荷。上出現(xiàn)極化電荷。二、極化強(qiáng)度二、極化強(qiáng)度 Polarization 1、電極化強(qiáng)度矢量定義、電極化強(qiáng)度矢量定義： 單位體積內(nèi)電矩矢量和，即：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)電矩矢量和，即：P =

5、p分子分子 /V單位是庫(kù)侖單位是庫(kù)侖/米米 （ C / m ）。）。 在電介質(zhì)內(nèi)取一任意閉合面在電介質(zhì)內(nèi)取一任意閉合面 S，可證明，可證明通過整個(gè)閉合面通過整個(gè)閉合面 S 的的 P 的通量等于的通量等于 S 面內(nèi)面內(nèi)凈余的束縛電荷凈余的束縛電荷q 負(fù)值，即負(fù)值，即PdS = -S內(nèi)內(nèi) q 在電介質(zhì)中，在電介質(zhì)中，任一點(diǎn)的總場(chǎng)強(qiáng)任一點(diǎn)的總場(chǎng)強(qiáng) E是是外電場(chǎng)外電場(chǎng) Eo 和束縛電和束縛電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)荷產(chǎn)生的電場(chǎng) E 的的矢量和，即：矢量和，即： E = Eo + E+EoEE 電介質(zhì)中任一點(diǎn)的極化強(qiáng)度電介質(zhì)中任一點(diǎn)的極化強(qiáng)度 P 并不決并不決定于外加的電場(chǎng)定于外加的電場(chǎng) Eo ，而是由該點(diǎn)的總電場(chǎng)，而是由該點(diǎn)的總電場(chǎng) E 決定的。決定的。2、極化率、極化率 Electric Susceptibility 實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)于大多數(shù)常見的各向同實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)于大多數(shù)常見的各向同性電介質(zhì)性電介質(zhì) P 與與o E 方向相同，數(shù)量上成正方向相同，數(shù)量上成正比關(guān)系，因此，可以寫成比關(guān)系，因此，可