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1、關(guān)于電介質(zhì)及其極化完整第一張,PPT共二十四頁,創(chuàng)作于2022年6月一、有極分子和無機(jī)分子電介質(zhì)電介質(zhì)是電阻率很大、導(dǎo)電能力很差的物質(zhì)。在靜電問題中,常把電介質(zhì)看作理想的絕緣體 。有極分子:分子的正電荷中心與負(fù)電荷中心不重合。ClHpHHPoNHHHP第二張,PPT共二十四頁,創(chuàng)作于2022年6月+有極分子的等效電偶極矩:整個(gè)電介質(zhì)可以看成是無數(shù)的點(diǎn)偶極子的聚集體。雖然每個(gè)分子的等效點(diǎn)偶極矩不為零,但不管從電介質(zhì)整體來看,還是從電解質(zhì)的某一小體積來看,電解質(zhì)是呈中性的。第三張,PPT共二十四頁,創(chuàng)作于2022年6月無極分子:分子的正電荷中心與負(fù)電荷中心重合。無極分子的等效電偶極矩:無極分子電介
2、質(zhì)整體也是呈中性的。第四張,PPT共二十四頁,創(chuàng)作于2022年6月二、電介質(zhì)的極化1、無極分子的位移極化加上外電場(chǎng)后,在電場(chǎng)力作用下電介質(zhì)分子的正負(fù)電荷中心不再重合,形成一個(gè)電偶極子,它們的等效電偶極矩P的方向都沿著電場(chǎng)的方向。第五張,PPT共二十四頁,創(chuàng)作于2022年6月電介質(zhì)的兩個(gè)和外電場(chǎng)強(qiáng)度 相垂直的表面層里,將分別出現(xiàn)正電荷和負(fù)電荷。這些電荷不能離開介質(zhì),也不能在電介質(zhì)中自有移動(dòng),我們稱之為極化電荷。這種在外電場(chǎng)作用下,在電介質(zhì)中出現(xiàn)極化電荷的現(xiàn)象叫做電介質(zhì)的極化。由于無極分子的極化在于正、負(fù)電荷中心的相對(duì)位移,所以常叫做位移極化。第六張,PPT共二十四頁,創(chuàng)作于2022年6月2、有極
3、分子的取向極化在外電場(chǎng)中有極分子的固有電矩要受到一個(gè)力矩作用,電矩方向轉(zhuǎn)向和外電場(chǎng)方向趨于一致。無外電場(chǎng)時(shí),有極分子電偶極矩取向不同,整個(gè)介質(zhì)不帶電。第七張,PPT共二十四頁,創(chuàng)作于2022年6月有機(jī)分子的極化就是等效電偶極子轉(zhuǎn)向外電場(chǎng)的方向,所以叫做取向極化。一般來說,分子在取向極化的同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生位移極化,但是,對(duì)于有極分子電介質(zhì)來說,在靜電場(chǎng)作用下,取向極化的效應(yīng)比位移極化的效應(yīng)強(qiáng)得多,所以有極分子的極化機(jī)理是取向極化。第八張,PPT共二十四頁,創(chuàng)作于2022年6月三、電極化強(qiáng)度上面從分子的結(jié)構(gòu)出發(fā),說明了兩類不同的電介質(zhì)的極化過程,這兩類電介質(zhì)極化的微觀過程雖然不同,但宏觀的效果卻是相同
4、的,都是在電介質(zhì)的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)了異號(hào)的極化電荷,在電介質(zhì)內(nèi)部有沿電場(chǎng)方向的電偶極矩。第九張,PPT共二十四頁,創(chuàng)作于2022年6月1、電極化強(qiáng)度矢量單位體積內(nèi)分子電偶極矩的矢量和電極化強(qiáng)度的單位是2、電極化強(qiáng)度與總場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系式中的比例因數(shù) 和電介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān),叫做介質(zhì)的電極化率。第十張,PPT共二十四頁,創(chuàng)作于2022年6月 3、束縛電荷與電極化強(qiáng)度的關(guān)系:電偶極矩電偶極矩的矢量和因斜柱體的體積為 ,按定義,電極化強(qiáng)度P的大小為第十一張,PPT共二十四頁,創(chuàng)作于2022年6月上式表明,電介質(zhì)極化時(shí)產(chǎn)生的極化電荷的面密度,等于電極化強(qiáng)度沿外法線方向的分量。例9-4 半徑R 的介質(zhì)球被均勻極
5、化,極化強(qiáng)度為P。求:1) 介質(zhì)球表面的分布;2) 極化電荷在球心處的場(chǎng)。第十二張,PPT共二十四頁,創(chuàng)作于2022年6月由此可知,右半球面上左半球面上2) 在球面上取環(huán)帶解:1) 球面上任一點(diǎn)第十三張,PPT共二十四頁,創(chuàng)作于2022年6月E 沿x軸負(fù)方向。在球心處的場(chǎng)第十四張,PPT共二十四頁,創(chuàng)作于2022年6月9-5電介質(zhì)中的靜電場(chǎng)空間任一點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)E應(yīng)該是外電場(chǎng)總電場(chǎng)極化電荷所激發(fā)電場(chǎng)第十五張,PPT共二十四頁,創(chuàng)作于2022年6月一、平行板電容器均勻電介質(zhì)極板間電介質(zhì)中的合場(chǎng)強(qiáng)E的大小為+ + + + +-E第十六張,PPT共二十四頁,創(chuàng)作于2022年6月電介質(zhì)中的電極化強(qiáng)度為而
6、代入上式得第十七張,PPT共二十四頁,創(chuàng)作于2022年6月上式表明,在均勻電介質(zhì)充滿整個(gè)電場(chǎng)的情況下,電介質(zhì)內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)E為場(chǎng)強(qiáng) 的 倍 。兩極板間的電勢(shì)差第十八張,PPT共二十四頁,創(chuàng)作于2022年6月設(shè)極板的面積為S,則極板上總的電荷量為 極板間充滿均勻電介質(zhì)后的電容為即電容為兩極板間是真空時(shí)電容 的 倍。第十九張,PPT共二十四頁,創(chuàng)作于2022年6月由式 得 和 有如下關(guān)系電介質(zhì)內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)減弱為外場(chǎng)的 這一結(jié)論并不普遍成立,但是電介質(zhì)內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)減弱卻是比較普遍的。第二十張,PPT共二十四頁,創(chuàng)作于2022年6月二、均勻電介質(zhì)球處于均勻外電場(chǎng)放入電介質(zhì)球前的均勻電場(chǎng)第二十一張,PPT共二十四頁,創(chuàng)作于2022年6月放入介質(zhì)球后球內(nèi)外空間合場(chǎng)強(qiáng)的分布+第二十二張,PPT共二十四頁,創(chuàng)作于2022年6月 介質(zhì)球內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)已經(jīng)在例
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