靜電場與電介質(zhì)的相互作用

1、靜電場與電介質(zhì)的相互作用第1頁，共17頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)46分，星期四95 靜電場與電介質(zhì)的相互作用一、電介質(zhì)及其分類二、電介質(zhì)的極化三、電介質(zhì)對(duì)電場的影響四、電位移矢量與介質(zhì)中的高斯定理例題分析第2頁，共17頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)46分，星期四一、電介質(zhì)及其分類1、電介質(zhì) 電介質(zhì)是指導(dǎo)電能很差、電阻率很大，或者說電介質(zhì)是絕緣的、不導(dǎo)電的物質(zhì)。2、電介質(zhì)的分類：（按照構(gòu)成電介質(zhì)的分子的電結(jié)構(gòu)分類）CH+H+H+H+正負(fù)電荷中心重合甲烷分子+正電荷中心負(fù)電荷中心H+HO水分子無極分子有極分子第3頁，共17頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)46分，星期四無極分子電介質(zhì) 無極分

2、子構(gòu)成的電介質(zhì)無外電場時(shí)的特點(diǎn)：有極分子電介質(zhì) 有極分子構(gòu)成的電介質(zhì)無外電場時(shí)的特點(diǎn)：二、電介質(zhì)的極化1、電介質(zhì)的極化在靜電場中，電介質(zhì)內(nèi)部的電荷分布會(huì)發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為電介質(zhì)的極化體內(nèi)=0，表面=0，每一個(gè)分子 ，整體體內(nèi)=0，表面=0，每一個(gè)分子 ，整體無極分子的位移極化 無極分子受電場力的作用，正負(fù)電荷中心被拉開，在電介質(zhì)內(nèi)部形成一個(gè)個(gè)有序排列的電偶極子，稱為位移極化。有極分子的轉(zhuǎn)向極化 有極分子形成的電偶極子受電場力的作用發(fā)生轉(zhuǎn)向，在電介質(zhì)內(nèi)部形成較為有序排列的電偶極子，稱為轉(zhuǎn)向極化。第4頁，共17頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)46分，星期四無極分子的位移極化無外電場時(shí)加上外電場后+

3、極化電荷極化電荷第5頁，共17頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)46分，星期四有極分子的轉(zhuǎn)向極化+無外電場時(shí)電矩取向不同兩端面出現(xiàn)極化電荷層加上外場極化電荷層極化電荷層第6頁，共17頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)46分，星期四2、極化強(qiáng)度與極化規(guī)律 無論是無極分子電介質(zhì)還是有極分子電介質(zhì)，極化之后，其體內(nèi)=0（各向同性的均勻電介質(zhì)）, 每一個(gè)分子pi0 ,整體 ，其宏觀表現(xiàn)都一樣 0 極化電荷面密度極化強(qiáng)度 描述了電介質(zhì)極化強(qiáng)弱，反映了電介質(zhì)內(nèi)分子電偶極矩排列的有序程度。極化規(guī)律如何評(píng)價(jià)有序程度？各向同性電介質(zhì)第7頁，共17頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)46分，星期四極化強(qiáng)度與極化電荷的關(guān)系

4、 均勻介質(zhì)極化時(shí)，其表面上某點(diǎn)的極化電荷面密度，等于該處電極化強(qiáng)度在外法線上的分量。極化電荷 在電場中，穿過任意閉合曲面的極化強(qiáng)度通量等于該閉合曲面內(nèi)極化電荷總量的負(fù)值。表面極化電荷第8頁，共17頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)46分，星期四三、電介質(zhì)對(duì)電場的影響應(yīng)針對(duì)具體問題才能得出具體結(jié)果例：求無限大均勻帶電的正負(fù)極板間各向同性均勻電介質(zhì)內(nèi)部的場強(qiáng)電介質(zhì)中的電場 E E0 E E0 電介質(zhì) 極化 E E0 E E 空間的場強(qiáng)分布發(fā)生改變第9頁，共17頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)46分，星期四第10頁，共17頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)46分，星期四 四、電位移矢量與介質(zhì)中的高斯定理

5、1、電位移矢量2、介質(zhì)中的高斯定理3、各向同性均勻電介質(zhì)中場強(qiáng)與電位移的關(guān)系電位移矢量真空中介質(zhì)中通過任意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。介質(zhì)的介電常數(shù)或電容率第11頁，共17頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)46分，星期四線線電位移線大小:方向: 電場方向第12頁，共17頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)46分，星期四例 設(shè)一帶電量為q0的點(diǎn)電荷周圍充滿介電常數(shù)為的均勻介質(zhì)，求場強(qiáng)分布 根據(jù)介質(zhì)中的高斯定理 解 例題分析第13頁，共17頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)46分，星期四例如圖所示，求：介質(zhì)層內(nèi)外的場強(qiáng)分布 介質(zhì)層內(nèi)外的電勢分布 金屬球的電勢解：取半徑為 r 的高斯面S，用介質(zhì)中的高斯定理求場強(qiáng)分布導(dǎo)體電介質(zhì)第14頁，共17頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)46分，星期四根據(jù)電勢的定義求電勢分布金屬球上各點(diǎn)電勢相同，金屬球?yàn)橐坏葎蒹w第15頁，共17頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)46分，星期四例：如圖所示，已知兩平板電極A、B之間充滿厚度分別為d1、d2的均勻電介質(zhì)r1、r2，求兩極板之間的電勢差。解：1、利用介質(zhì)中的高斯定理求 D 選取高斯面如圖，電位移D對(duì)該高斯面的通量第16