5-靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)

(1)無(wú)極分子電介質(zhì)：無(wú)外電場(chǎng)時(shí)分子的正負(fù)電荷中心重合無(wú)極分子沒(méi)有固有電矩甲烷CH4§6靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)電介質(zhì)：內(nèi)部幾乎沒(méi)有可以自由運(yùn)動(dòng)電荷的物體，又稱為絕緣體一、電介質(zhì)的分類正負(fù)電荷中心重合電偶極子模型(2)有極分子電介質(zhì)：無(wú)外電場(chǎng)時(shí)分子正負(fù)電荷中心不重合有極分子具有固有電矩水H2O無(wú)極分子的極化是由于分子中的正負(fù)電荷中心在外電場(chǎng)作用下發(fā)生相對(duì)位移的結(jié)果----位移極化誘導(dǎo)電偶極矩二、電介質(zhì)的極化1.無(wú)極分子的極化誘導(dǎo)電矩pe方向與E0的方向大致一樣極化電荷外電場(chǎng)E0越強(qiáng)，誘導(dǎo)電偶極矩pe越大束縛電荷擊穿！——電介質(zhì)處于外電場(chǎng)E0中時(shí)電荷重新分布的現(xiàn)象有極分子的極化是由于分子偶極子在外電場(chǎng)的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)向的結(jié)果----轉(zhuǎn)向極化2.有極分子的極化

束縛電荷

極化電荷力矩外電場(chǎng)E0越強(qiáng)，分子電矩pe的轉(zhuǎn)向排列也越整齊擊穿！在外電場(chǎng)的作用下，使電介質(zhì)外表上出現(xiàn)電荷————電介質(zhì)的極化在介質(zhì)外表出現(xiàn)的電荷是束縛電荷〔極化電荷〕，且外電場(chǎng)越強(qiáng)，電介質(zhì)外表出現(xiàn)束縛電荷越多極化〔束縛〕電荷也會(huì)激發(fā)電場(chǎng)，使電場(chǎng)的分布發(fā)生變化以兩塊靠得很近的帶電金屬板為例三、電介質(zhì)中靜電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度介質(zhì)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)，是由外電場(chǎng)和極化電荷的電場(chǎng)疊加而成------自由電荷的場(chǎng)強(qiáng)------束縛電荷的場(chǎng)強(qiáng)------介質(zhì)中的合場(chǎng)強(qiáng)電極化率是與電介質(zhì)有關(guān)的常數(shù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在各向同性電介質(zhì)中----相對(duì)介電常量令介質(zhì)中的合場(chǎng)強(qiáng)E相對(duì)介電常量r

是一個(gè)只與介質(zhì)本身性質(zhì)有關(guān)的無(wú)量綱的量------極化電荷的電場(chǎng)將自由電荷的電場(chǎng)局部抵消的緣故電介質(zhì)中的合場(chǎng)強(qiáng)討論：電介質(zhì)中的靜電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)減弱了!四、有電介質(zhì)時(shí)的靜電場(chǎng)的兩個(gè)根本定理1.有電介質(zhì)時(shí)的環(huán)路定理仍成立E是由自由電荷和極化電荷共同產(chǎn)生的束縛電荷的電場(chǎng)的性質(zhì)與自由電荷電場(chǎng)一樣——保守場(chǎng)2.有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理在電介質(zhì)電場(chǎng)中任作一閉合曲面S，高斯定理仍成立式中的∑q為閉合曲面內(nèi)一切正、負(fù)電荷的代數(shù)和〔亦即自由電荷q0、極化電荷q’〕——有源場(chǎng)在靜電場(chǎng)中，通過(guò)任意閉合曲面的電位移通量，等于該高斯面內(nèi)所包圍的自由電荷的代數(shù)和----電位移矢量自由電荷----有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理或

的高斯定理電位移通量令〔2〕電位移通量只與閉合曲面所包圍的自由電荷有關(guān)，但D(E)本身與自由電荷和極化電荷都有關(guān)（1）是一個(gè)輔助物理量，沒(méi)有明顯的物理意義，但有介質(zhì)時(shí)，計(jì)算通量比計(jì)算通量簡(jiǎn)便討論：----介質(zhì)的介電常量五、利用電介質(zhì)中的高斯定理求場(chǎng)強(qiáng)的一般步驟分析電場(chǎng)所具有的對(duì)稱性質(zhì)巧作高斯面，即選擇適當(dāng)形狀的閉合曲面為高斯面計(jì)算通過(guò)高斯面的電位移通量計(jì)算高斯面內(nèi)所包圍的自由電荷的代數(shù)和由電介質(zhì)中的高斯定理求出電位移D由電位移D求出場(chǎng)強(qiáng)E[例1]半徑為R1，電荷QA的導(dǎo)體球A，球外套一個(gè)半徑為R3電荷QB的同心導(dǎo)體薄球殼B。A、B中間充滿相對(duì)介電常量分別為r1和r2的兩層各向同性均勻電介質(zhì)，它們的分界面為一半徑為R2的同心球面。試求：(1)電場(chǎng)強(qiáng)度分布；(2)A、B間的電勢(shì)差；(3)球A的電勢(shì)。R1R2R3or1r2解：①以球心O為原點(diǎn)，以r為半徑作一球形高斯面r那么，空間中的電場(chǎng)強(qiáng)度分