第三章 靜電場中的電介質(zhì)

1、第三章第三章 靜電場中的電介質(zhì)靜電場中的電介質(zhì)3-1 3-1 概述概述真空真空導(dǎo)體導(dǎo)體介質(zhì)介質(zhì)介質(zhì)是電的絕緣體。問題：庫侖定律還成立嗎？n電偶極子 由一對靠的很近，等量異號電荷構(gòu)成的帶電體系，稱為電偶極子；是點電荷之后最簡單而且重要的帶電系統(tǒng)。圖1.12 電偶極子的場強分布3-2 3-2 電偶極子電偶極子電偶極矩電偶極矩Eq-qlF-FFlFlLl qpEqlEql)()(2121El qn電偶極子特征量：電偶極矩 erqerq4141202021EEE討討 論論（1）A點點22-2lrrrcos2241-220lrqE2222coslrl3041-rql（2）B點點2lrr30241-rql

2、20202-41-241lrqlrqE2lr 322121rlrlr（3）任意點）任意點q-qlr-rrA-004141rqrq21VVVq-qlr-rrAcos4222rllrrcos4222-rllrrcos422222rllrrrrcos11rlcoscos11-cos-11rlrlrlrrrr200-04coscos44rprlrqrrrrrqV電場電場eVrerVenVErn1304cos2rprVEr304sin1rpVrE電偶極子電場電偶極子電場q-q3-3 3-3 電介質(zhì)的極化電介質(zhì)的極化無無極極分分子子有有極極分分子子l qp3-4 3-4 極化電荷極化電荷+ + + + +

3、 +自由自由- - - - - -0自由自由Ee + + + + + +自由自由- - - - - -+ + + + + +- - - - - -誘導(dǎo)誘導(dǎo)誘導(dǎo)自由EEE00-誘導(dǎo)自由假設(shè)假設(shè)自由誘導(dǎo)b1bb-10自由定義定義rb1-1rE0自由e 3-5 3-5 有介質(zhì)時的高斯定理有介質(zhì)時的高斯定理+ + + + + +自由自由- - - - - -+ + + + + +- - - - - -誘導(dǎo)誘導(dǎo)S0isqSdEriqqqq自由誘導(dǎo)自由-rsqSdE0自由2.2.極化矢量，電位移矢量極化矢量，電位移矢量1r1r定義定義電位移矢量電位移矢量ED0E10EE00定義定義極化矢量極化矢量EP0P

4、ED0有介質(zhì)時候的高斯定理有介質(zhì)時候的高斯定理0自由qSdEs自由qSdDs穿過任一閉合曲面的電位移通量等于該閉合曲面所包圍的自穿過任一閉合曲面的電位移通量等于該閉合曲面所包圍的自由電荷的代數(shù)和。由電荷的代數(shù)和。有介質(zhì)時的高斯定理應(yīng)用舉例有介質(zhì)時的高斯定理應(yīng)用舉例用用有介質(zhì)時的有介質(zhì)時的高斯定理求電場強度的一般步驟：高斯定理求電場強度的一般步驟：1 1、對稱性分析；、對稱性分析；2 2、根據(jù)對稱性選擇合適的高斯面；、根據(jù)對稱性選擇合適的高斯面；3 3、應(yīng)用有介質(zhì)時的高斯定理先求出電位移、應(yīng)用有介質(zhì)時的高斯定理先求出電位移4 4、根據(jù)、根據(jù) 求出場強求出場強DEDE半徑為半徑為R，電荷量為，電荷

5、量為q0的金屬球埋在介電常量為的金屬球埋在介電常量為 的均勻無限大電介質(zhì)中，求電介質(zhì)內(nèi)的場強及電介的均勻無限大電介質(zhì)中，求電介質(zhì)內(nèi)的場強及電介質(zhì)與金屬交界面上的極化電荷面密度。質(zhì)與金屬交界面上的極化電荷面密度。 例例1：書：書P103例題例題1在平板電容器中充滿介電常量為在平板電容器中充滿介電常量為 的均勻電介質(zhì)的均勻電介質(zhì),已已知兩金屬板內(nèi)壁自由電荷面密度為知兩金屬板內(nèi)壁自由電荷面密度為 及及 求電介質(zhì)中的場強求電介質(zhì)中的場強,電介質(zhì)與金屬板交界面的極化電荷電介質(zhì)與金屬板交界面的極化電荷及電容器的電容及電容器的電容.0102)(01020102例例2：書：書P104例題例題2 (請仔細閱讀教材中的分析及求解過程請仔細閱讀教材中的分析及求解過程)請仔細閱讀教材中的分析及求解過程請仔細閱讀教材中的分析及求解過程,并知道以下結(jié)論：并知道以下結(jié)論：在任何電容器中充滿均勻電介質(zhì)后電容總是增至在任何電容器中充滿均勻電介質(zhì)后電容總是增至 倍。倍。 r實驗實驗ruu0rEE0 r 電介質(zhì)的相對電容率電介質(zhì)的相對電容率0uu結(jié)論結(jié)論: :介質(zhì)充滿電場時，電勢差減小介質(zhì)充滿電場時，電勢差減小+ +Q- -Q+-1r 電介質(zhì)對電場的影響電介質(zhì)對電場的影響 相對電容率相對電容率介質(zhì)中電場減弱介質(zhì)中電場減弱0r電介質(zhì)的電容率電