靜電場(chǎng)中的電介質(zhì) (2)課件

第五章（DielectricInElectrostaticField）靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)帶靜電的梳子吸引水柱1△§5.1電介質(zhì)對(duì)電場(chǎng)的影響§5.2電介質(zhì)的極化§5.3有介質(zhì)時(shí)靜電場(chǎng)的規(guī)律△§5.4電容器及其電容△§5.5電容器的能量、有介質(zhì)時(shí)的電場(chǎng)能量*△§5.6鐵電體

、壓電效應(yīng)前言本章目錄2它們又對(duì)立、又依存；但又常常并用。前言電介質(zhì)就是電的絕緣體。在概念上電介質(zhì)與導(dǎo)體構(gòu)成一對(duì)矛盾體。在實(shí)際應(yīng)用中，它們的作用正相反，正如導(dǎo)體一樣，研究電介質(zhì)對(duì)電場(chǎng)的影響，也是電學(xué)中的一個(gè)十分重要的問(wèn)題。3§5.2電介質(zhì)的極化介質(zhì)在電場(chǎng)中出現(xiàn)附加電荷稱(chēng)極化（polarization）一.電介質(zhì)分子可分為有極和無(wú)極兩類(lèi)1.有極分子（polarmolecule）：

分子電荷的正、負(fù)“重心”分開(kāi)，極矩，如:水，HCl，NH3…2.無(wú)極分子（nonpolarmolecule）：極矩。分子電荷的正、負(fù)“重心”重合，無(wú)固有電偶具有固有電偶。如：He，Ne，CH4…5二.極化機(jī)制1.位移極化（displacementpolarization）對(duì)無(wú)極分子2.取向極化（orientationpolarization）對(duì)有極分子PPθEE6對(duì)取向極化的說(shuō)明：由于熱運(yùn)動(dòng)，不是都平行于；有極分子也有位移極化，倒是主要的了。三.極化強(qiáng)度（electricpolarization）定義極化強(qiáng)度矢量：這里V0是指宏觀上夠小，但微觀上夠大。要是取向極化，但在高頻場(chǎng)中，位移極化反不過(guò)在靜電場(chǎng)中主7等效設(shè)單位體積分子數(shù)為n，則電介質(zhì)P++++σ′電介質(zhì)ds′P++++σnθdq小柱體l不被抵消電介質(zhì)PE有抵消作用92.極化體電荷：稱(chēng)為的“散度”（divergence）。在直角坐標(biāo)中Δq內(nèi)VS電介質(zhì)10[例]已知：介質(zhì)球均勻極化，極化強(qiáng)度為求：、。解：×PPσ′θ11電介質(zhì)q0q§5.3有介質(zhì)時(shí)靜電場(chǎng)的規(guī)律一.的高斯定理q內(nèi)q0內(nèi)′S又仍成立，在有介質(zhì)時(shí)，因?yàn)榕c電荷有關(guān)，所以需要修改。而高斯定理13令稱(chēng)為電位移（electricdisplacement）—的高斯定理對(duì)各向同性介質(zhì)稱(chēng)介質(zhì)的介電常數(shù)（電容率）（permittivity）于是有或稱(chēng)為電感（應(yīng)）強(qiáng)度14電介質(zhì)r=const.證：q內(nèi)VS證明各向同性均勻介質(zhì)內(nèi)0=0處必有=0。例115下面求極化電荷q的分布

：介質(zhì)內(nèi)部：介質(zhì)內(nèi)表面：rR1·q0OR217介質(zhì)外表面：E0R1R2r思考為什么曲線不連續(xù)？18二.靜電場(chǎng)的界面關(guān)系

1.界面的法向：（高）2.界面的切向：（環(huán)）121219§5.4電容器及其電容

(capacitorandcapacity)本節(jié)全部自學(xué)。下面提出幾個(gè)可供深入思考1.什么是分布電容（雜散電容、寄生電容）？它在實(shí)際問(wèn)題中有何影響？如何減少影響？2.當(dāng)電容器兩極板帶電量不是等量異號(hào)時(shí)，3.舉出電容器的應(yīng)用二、三例，說(shuō)明應(yīng)用原理。如何由定義C=Q/U來(lái)計(jì)算電容量？(Q取何值？)和調(diào)研的問(wèn)題：（可將其作為讀書(shū)報(bào)告的內(nèi)容）21是否等于平板電容器的電容量？ab電容器與金屬盒之間是絕緣的。問(wèn)：5.如圖示的平板電容器，被一金屬盒子包圍，要求說(shuō)明理由。從a、b端看進(jìn)去，該系統(tǒng)的電容量4.什么是電容器的邊緣效應(yīng)？22一.電容器的能量UQ-Q+

-+-總電能

演示電容器儲(chǔ)能點(diǎn)亮閃光燈(KD020)§5.5電容器的能量、有介質(zhì)時(shí)的電場(chǎng)能量U=+--—極間電壓23（包括各向異性的線性極化介質(zhì)）在空間任意體積V內(nèi)的電場(chǎng)能：對(duì)各向同性介質(zhì)：可以證明，對(duì)所有線性極化介質(zhì)都成立。在真空中：（同第三章結(jié)果）25*△§5.6