介質(zhì)的極化和介質(zhì)中的高斯定理課件

電介質(zhì)的極化電介質(zhì)中的高斯定理1一、電介質(zhì)的極化從電場這一角度看，電介質(zhì)就是絕緣體。我們只討論靜電場與各向同性電介質(zhì)的相互作用。

將電介質(zhì)放入電場，表面出現(xiàn)電荷。

這種在外電場作用下電介質(zhì)表面出現(xiàn)電荷的現(xiàn)象叫做電介質(zhì)的極化。所產(chǎn)生的電荷稱之為“極化電荷”。

在電介質(zhì)上出現(xiàn)的極化電荷是正負(fù)電荷在分子范圍內(nèi)微小移動(dòng)的結(jié)果，所以極化電荷也叫“束縛電荷”。極化現(xiàn)象特點(diǎn)：電介質(zhì)體內(nèi)只有極少自由電子。2電介質(zhì)內(nèi)部的總場強(qiáng)

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。稱為退極化場。介質(zhì)內(nèi)部的總場強(qiáng)不為零！

電介質(zhì)在外場中的性質(zhì)相當(dāng)于在真空中有適當(dāng)?shù)氖`電荷體密度分布在其內(nèi)部。因此可用和的分布來代替電介質(zhì)對電場的影響。

在外電場中，介質(zhì)極化產(chǎn)生的束縛電荷，在其周圍無論介質(zhì)內(nèi)部還是外部都產(chǎn)生附加電場。在各向同性均勻電介質(zhì)中：稱為相對介電常數(shù)或電容率。3真空中的高斯定理自由電荷總場強(qiáng)二、介質(zhì)中的高斯定理電位移矢量

定義：電位移矢量1.介質(zhì)中的高斯定理在各向同性均勻電介質(zhì)中：在介質(zhì)中：極化電荷4

定義：電位移矢量介質(zhì)中的高斯定理1）線上每一點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)電位移矢量的方向；2）通過垂直于電位移矢量的單位面積的電位移線數(shù)目應(yīng)等于該點(diǎn)電位移矢量的大小。建立電位移線：介質(zhì)中的高斯定理意義：通過任一閉合曲面的電位移通量，等于該曲面內(nèi)所包圍的自由電荷的代數(shù)和。介質(zhì)中的高斯定理：稱為穿過閉合面S的電位移通量。5說明：介質(zhì)中的高斯定理不僅適用于介質(zhì)，也適用于真空。高斯面上任一點(diǎn)D是由空間總的電荷的分布決定的，不能認(rèn)為只與面內(nèi)自由電荷有關(guān)。電位移矢量是為消除極化電荷的影響而引入的輔助物理量，它既描述電場，同時(shí)也描述了介質(zhì)的極化。單位：庫侖/米2，方向：與介質(zhì)中的場強(qiáng)方向相同。2.電位移矢量

定義：電位移矢量稱為介電常數(shù)，在各向同性介質(zhì)中關(guān)系：在各向同性均勻電介質(zhì)中6

如果電荷和介質(zhì)的分布具有一定對稱性，可利用介質(zhì)中的高斯定理求場強(qiáng)：先根據(jù)自由電荷的分布利用介質(zhì)中的高斯定理求出電位移矢量的分布，再根據(jù)電位移矢量與場強(qiáng)的關(guān)系求出場強(qiáng)的分布。3.介質(zhì)中高斯定理的應(yīng)用7例1：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、

及U。解：在介質(zhì)球內(nèi)、外各作半徑為r的高斯球面。高斯面球面上各點(diǎn)D大小相等，I區(qū)：II區(qū)：由8I區(qū)：II區(qū)：由I區(qū)：II區(qū)：高斯面9例2：平行板電容器極板間距為d,極板面積為S，面電荷密度為

0,其間插有厚度為d’、電容率為

r的電介質(zhì)。求：①.

P1、P2點(diǎn)的場強(qiáng)E；②.電容器的電容。解：

①.

過P1點(diǎn)作高斯柱面,左右底面分別經(jīng)過導(dǎo)體和P1點(diǎn)。高斯面導(dǎo)體內(nèi)D=010過P2點(diǎn)作高斯柱面,左右底面分別經(jīng)過導(dǎo)體和P2點(diǎn)。同理高斯面11I區(qū)：II區(qū)：②.求電容C由與高斯面12例3：平行板電容器極板面積為S，充滿

r1、

r2兩種介質(zhì)，厚度為d1、

d2。①.求電容C；②.已知板間電壓U，求