介質(zhì)的電磁性質(zhì)要點(diǎn)課件

1、4 介質(zhì)的電磁性質(zhì) 無(wú)極分子電介質(zhì)：（氫、甲烷、石蠟等）有極分子電介質(zhì)：（水、有機(jī)玻璃等）1 介質(zhì)的概念有極分子：分子正負(fù)電荷中心不重合。無(wú)極分子：分子正負(fù)電荷中心重合；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水分子分子電偶極矩 1. 無(wú)極分子的位移極化無(wú)外電場(chǎng)時(shí)加上外電場(chǎng)后+極化電荷極化電荷2. 有極分子的轉(zhuǎn)向極化+無(wú)外電場(chǎng)時(shí)電矩取向不同兩端面出現(xiàn)極化電荷層轉(zhuǎn)向外電場(chǎng)加上外場(chǎng)無(wú)外磁場(chǎng)順 磁 質(zhì) 的 磁 化分子圓電流和磁矩有外磁場(chǎng)磁化電流示意圖 2 介質(zhì)的極化電極化強(qiáng)度:電極化強(qiáng)度:分子偶極矩的單位：介質(zhì)內(nèi)的極化電荷介質(zhì)內(nèi)任一小體元內(nèi)的極化電荷為兩介質(zhì)分界面上的

2、面極化電荷n為分界面上由介質(zhì)1指向介質(zhì)2的法線上的單位矢。介質(zhì)中的場(chǎng)方程 在真空中高斯定理的微分形式為E=/0，其中的電荷是指自由電荷。在電介質(zhì)中， 高斯定理的微分形式便可寫為 將P=- P代入，得 這表明，矢量0E+P的散度為自由電荷密度。 引入電位移矢量(或電感應(yīng)強(qiáng)度矢量)， 并記為D，即 于是，介質(zhì)中高斯定理的微分形式變?yōu)?與其相應(yīng)的積分形式為介電常數(shù) 式中e為極化率，是一個(gè)無(wú)量綱常數(shù)。從而有 稱r為介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，稱為介質(zhì)的介電常數(shù)。 對(duì)各向同性線性介質(zhì)有3 介質(zhì)的磁化磁化強(qiáng)度 式中m是分子磁矩，求和對(duì)體積元V內(nèi)的所有分子進(jìn)行。磁化強(qiáng)度M的單位是A/m(安培/米)。如在磁化介質(zhì)中的

3、體積元V內(nèi)， 每一個(gè)分子磁矩的大小和方向全相同(都為m)， 單位體積內(nèi)分子數(shù)是N， 則磁化強(qiáng)度為 磁化電流設(shè)磁介質(zhì)內(nèi)部任一曲面，其邊界線為L(zhǎng)極化電流電場(chǎng)變化時(shí)， 發(fā)生變化，產(chǎn)生極化電流。設(shè) 內(nèi)每個(gè)帶電粒子的位置矢量為 ， 帶電為 ， 則極化強(qiáng)度為：極化電流密度為4 介質(zhì)中的麥克斯韋方程組 在外磁場(chǎng)的作用下，磁介質(zhì)內(nèi)部有磁化電流Jm；介質(zhì)在變化的外電場(chǎng)中產(chǎn)生極化電流 ；除傳導(dǎo)電流和位移電流外，磁化電流Jm和極化電流也都產(chǎn)生磁場(chǎng)，這時(shí)應(yīng)將真空中的安培環(huán)路定律修正為下面的形式： （4.16）令 其中H稱為磁場(chǎng)強(qiáng)度，單位是A/m(安培/米)。該方程的積分形式（4.17）（4.18）（4.19）磁導(dǎo)率 式中m是一個(gè)無(wú)量綱常數(shù)，稱為磁化率。非線性磁介質(zhì)的磁化率與磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)，非均勻介質(zhì)的磁化率是空間位置的函數(shù)， 各向異性介質(zhì)的M和H的方向不在同一方向上。順磁介質(zhì)的m為正， 抗磁介質(zhì)的m為負(fù)。對(duì)各向同性非鐵磁質(zhì)，有代入式中，r=1+m，是介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率，是一個(gè)無(wú)量綱數(shù)；=0r，是介質(zhì)的磁導(dǎo)率，單位和真空磁導(dǎo)率相同，為H/m(亨/米)。 鐵磁材料的B和H的關(guān)系是非線性的，并且B不是H的單值函數(shù)， 會(huì)出現(xiàn)磁滯現(xiàn)象，其磁化率m的變化范圍很大，可以達(dá)到106量級(jí)。 介質(zhì)中的麥克斯韋方程組(4.23)麥克斯韋方程的輔助方程本構(gòu)關(guān)