有介質(zhì)時的高斯定理6課件

*8.3靜電場中的電介質(zhì)（選學(xué)）一、電介質(zhì)的極化polarization我們只討論：靜電場與各向同性電介質(zhì)的相互作用。電介質(zhì)中的電子受其原子核的束縛很強，即使在外電場作用下也只能沿電場方向相對于原子核作一微小位移，所以在電介質(zhì)內(nèi)部沒有可以移動的電荷。

電介質(zhì)是指不導(dǎo)電的物質(zhì)，即絕緣介質(zhì)。1

將電介質(zhì)放入靜電場中，在介質(zhì)表面會出現(xiàn)正、負電荷，這種現(xiàn)象叫做電介質(zhì)的極化，在其表面上出現(xiàn)的電荷叫做“極化電荷”。在電介質(zhì)上出現(xiàn)的極化電荷是正負電荷在分子范圍內(nèi)微觀移動的結(jié)果，所以極化電荷也叫“束縛電荷”。1.極化現(xiàn)象電介質(zhì)內(nèi)部的總場強：

極化電荷所產(chǎn)生的附加電場不足以將介質(zhì)中的外電場完全抵消，它只能削弱外電場。介質(zhì)內(nèi)部的總場強不為零！22、電介質(zhì)的分類無外場作用條件下，根據(jù)分子中正、負電荷中心位置的不同，可將電介質(zhì)分成兩類：(polarmolecules)(non-polarmolecules)3無極分子的位移極化有極分子的取向極化3、極化機理(orientationpolarization)（displacement~）5E無外電場時，無極分子介質(zhì)宏觀上不呈電性介質(zhì)中各無極分子的正、負電荷中心發(fā)生相對位移，導(dǎo)致介質(zhì)與外場垂直的兩端面出現(xiàn)正、負束縛電荷，稱為電介質(zhì)的位移極化。位移極化E使得無極分子介質(zhì)宏觀上不呈電性介質(zhì)中各有極分子受轉(zhuǎn)動力矩作用，其電矩端面出現(xiàn)正、負束縛電荷，稱為電介質(zhì)的轉(zhuǎn)向極化。無外電場時，分子熱運動趨向方向，導(dǎo)致介質(zhì)與外場垂直的兩E取向極化位移極化Mp有極分子的取向極化無極分子的位移極化6無論位移極化或取向極化，其宏觀效果是相同的，都導(dǎo)致電介質(zhì)的兩端面上出現(xiàn)了異號的極化電荷。而且外電場越強，出現(xiàn)的極化電荷越多。因此，從宏觀上描述電介質(zhì)的極化現(xiàn)象時，就不把這兩類電介質(zhì)分開討論。7++++++------+++++++++++-----------2電極化強度表面極化電荷面密度:電極化強度:分子偶極矩的單位：9++++++------+++++++++++-----------3電介質(zhì)中的電場強度極化電荷與自由電荷的關(guān)系10+++++++

-------電介質(zhì)對電容的影響相對電容率相對電容率電容率+++++++

-------11在靜電場中，通過任意一個閉合曲面的電位移矢量通量等于該面所包圍的自由電荷的代數(shù)和，這就是有介質(zhì)時的高斯定理。有介質(zhì)時的高斯定理電位移矢量13關(guān)于電位移矢量的說明：1）電位移矢量是輔助量，電場強度才是基本量；2）描述電場性質(zhì)的物理量是電場強度和電勢；3）在電介質(zhì)中，環(huán)路定理仍然成立，靜電場是保守場。二、電位移矢量和電場強度的關(guān)系該式是普遍適用的。14極化電荷面密度電位移矢量（任何介質(zhì)）（均勻介質(zhì)）有介質(zhì)時的高斯定理電容率（均勻介質(zhì)）有介質(zhì)時先求

注意15+++++-----+++++++++---------+++++-----17

例題常用的圓柱形電容器，是由半徑為的長直圓柱導(dǎo)體和同軸的半徑為的薄導(dǎo)體圓筒組成，并在直導(dǎo)體與導(dǎo)體圓筒之間充以相對電容率為的電介質(zhì).設(shè)直導(dǎo)體和圓筒單位長度上的電荷分別為和.求（1）電介質(zhì)中的電場強度、電位移；（2）此圓柱形電容器的電容．18解（1）19例題將電荷q放置于半徑為R相對電容率為r的介質(zhì)球中心，求：I區(qū)、II區(qū)的D、E、

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