2022-2023學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)

靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)

電介質(zhì)對(duì)電場(chǎng)的影響電介質(zhì)(Dielectric)的主要特征：電子處于束縛狀態(tài)，幾乎不存在可以自由移動(dòng)的電荷。本章研究：各向同性的理想的電介質(zhì)，其內(nèi)部沒(méi)有可以自由移動(dòng)的電荷。也稱為絕緣體。靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)容納電荷，增大電容電介質(zhì)++++----++++++------真空電荷增多電壓變小，減弱電場(chǎng)++++----真空d++++----電介質(zhì)d電介質(zhì)的作用：電壓變小相對(duì)介電常量，大于1。：真空

r=1空氣(0℃,1atm)

r=1.00059純水(0℃,1atm)

r=80.2玻璃

r=5—10鈦酸鋇

r=103—104

r

標(biāo)志電介質(zhì)對(duì)靜電場(chǎng)的削弱程度，是反映物質(zhì)電學(xué)性能的一個(gè)重要參數(shù)。標(biāo)定電介質(zhì)：一、電介質(zhì)的極化現(xiàn)象1.束縛電荷(BoundCharge)：外電場(chǎng)作用下，電介質(zhì)中出現(xiàn)束縛電荷。2.極化現(xiàn)象：電介質(zhì)中出現(xiàn)束縛電荷的現(xiàn)象+++++-----++++++++--------Q-QQ’-Q’電介質(zhì)的作用：增大電容，減小場(chǎng)強(qiáng)問(wèn)題：為什么電介質(zhì)電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)減少到真空時(shí)的1/

r?±有極分子+–無(wú)極分子H2,CO2,CH4,He等無(wú)極分子電介質(zhì)H2O,NH3,有機(jī)酸等有極分子電介質(zhì)電介質(zhì)極化的微觀解釋1.兩種電介質(zhì)有極分子無(wú)極分子無(wú)外場(chǎng)：電中性熱運(yùn)動(dòng)有外場(chǎng)：電矩電極化-+-+-+-+-+-+------++++++-+--------++++++++沿外場(chǎng)方向2.電極化電場(chǎng)作用下電介質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)：+-分子電偶極距：q：分子中正電荷或負(fù)電荷的電量的數(shù)值。：從負(fù)電荷“重心”指向正電荷“重心”的矢量。電場(chǎng)中的電介質(zhì)可看作是由大量這種微小的電偶極子組成的。負(fù)電荷“重心”正電荷“重心”+-+-+-+-+-均勻介質(zhì)，束縛電荷只在表面介質(zhì)處于極化狀態(tài)時(shí)：介質(zhì)未極化時(shí)：無(wú)極分子：感生電矩單位：有極分子：取向投影1.定義：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)的分子電矩（矢量和）2.極化強(qiáng)度和電場(chǎng)（自由電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)）的關(guān)系各向同性電介質(zhì)，不太強(qiáng)時(shí)：極化強(qiáng)度和束縛電荷的關(guān)系:n：電介質(zhì)單位體積內(nèi)的分子數(shù)。dS面上因電極化而越過(guò)單位面積的電荷為：面束縛電荷穿過(guò)dS的偶極矩占據(jù)相同體積dV，留在dV內(nèi)的電荷-+-+-+任取一面元，斜高l,構(gòu)成dV面束縛電荷dS取在表面，越過(guò)表面的電荷被束縛于表面束縛電荷面密度：:介質(zhì)的外法向僅穿過(guò)S的電偶極矩，對(duì)S內(nèi)的極化電荷有貢獻(xiàn)在已極