电介质中静电场高斯定理9-4要点.ppt

电介质：电中性的分子中，带负电的电子(或负离子)与带正电的原子核(或正离子)束缚得很紧，不能自由运动 绝缘体，无自由电荷。 原子，分子的电偶极子模型： 每一个分子中的正电荷集中于一点，称为正电荷中心；负电荷集中于另一点，称为负电荷中心 — 两者构成电偶极子 §9-4 9-6电介质中静电场高斯定理 等效电偶极矩 等效电偶极矩 有极分子— 极性电介质 例如 HCl、 H2O、CO 分子正负电重心不重合 有等效电偶极矩 ~ 10–30 C·m 1. 有极分子和无极分子电介质 分子正负电中心重合 无等效电偶极矩 无极分子 例如 H2、O2、CO2、CH4 — 非极性电介质 2. 电介质的极化 （1）无极分子的位移极化 加上外电场后，在电场作用下介质分子正负电荷中心不再重合，出现等效电偶极矩。 电介质的极化 极化的效果：出现极化电荷或束缚电荷 无外电场时，有极分子电偶极矩取向不同，但是 整个介质不带电。 （2）有极分子的取向极化 电介质的极化 在外电场中有极分子的固有的等效电偶极矩要受到一个力矩作用，电偶极矩方向转向和外电场方向趋于一致。 极化的效果：出现极化电荷或束缚电荷 有极分子电介质也存在位移极化，但取向极化是主要的，它比位移极化约大一个数量级。 3. 电极化强度矢量 （1） 电极化强度矢量 单位体积内分子电矩的矢量和。 （2） 空间任一点总电场 总电场 外电场 束缚电荷电场 （3）各向同性电介质电极化强度与总电场的关系 电极化强度矢量 ：介质的电极化率 均匀极化就是介质中各点电极化矢量都相同 均匀电介质被均匀极化后，极化电荷只在电介质表面。 可以证明极化电荷面密度与电极化强度的关系： dS l 电极化强度矢量 电介质被非均匀极化后，极化电荷不只在电介质表面，电介质体内也存在极化电荷。 §9-6 有电介质时的高斯定理 电位移 1.有电介质时的高斯定理 电位移 同时考虑自由电荷和束缚电荷产生的电场 总电场 束缚电荷 自由电荷 由电荷守恒定律和面上束缚电荷，得面内束缚电荷 高 斯 定义：电位移矢量 有介质时的高斯定理 通过电介质中任一闭合曲面的电位移通量等于该面包围的自由电荷的代数和。 有电介质时的高斯定理 电位移 代入得 各向同性电介质电极化强度与总电场的关系 2. 三矢量之间关系 其中 相对介电常数或相对电容率 绝对介电常数或电容率