§6.2 静电场中的电介质.ppt

ε 称为电介质的电容率 ( 或介电常数 )。 ?电位移 只是辅助量，无实际物理意义。 ?利用 的高斯定理可以求解有电介质时的电场分 布，但同样只能求解球/柱/面对称的电场问题。 ?电位移 只是辅助量，无实际物理意义。 ?利用 的高斯定理可以求解有电介质时的电场分 布，但同样只能求解球/柱/面对称的电场问题。 有电介质时电场问题的求解顺序： 由自由电荷的分布 由自由电荷的分布 例 已知金属球半径为R，带电量为Q，被两个同心介质 球壳包围，已知：R1，R2，R3，εr1， εr2，求： (1)电场分布；(2)金属球V；(3) r = R2面上的极化电荷。 解 电场为球对称分布。则： 电位移 亦为球对称分布。 作者：杨茂田 Chapter 6. 静电场中的导体与电介质 §6. 2 静电场中的电介质 P. * / 49 . §6. 2 静电场中的电介质 一、电介质的分类 电介质即绝缘体，其内无自由电子。 电介质分子 等效成 电偶极子 (甲烷分子 CH4 ) 1. 无极分子电介质 如: H2、O2、CH4、 CO2、 N2、 石蜡、聚苯乙烯等分子。 无外场时分子的正、负电荷中心 重合，固有电矩 。 非极性分子 (甲烷分子 CH4 ) 如: H2、O2、CH4、 CO2、 N2、 石蜡、聚苯乙烯等分子。 无外场时分子的正、负电荷中心 重合，固有电矩 。 2. 有极分子电介质 无外场时分子的正、负电荷中心不重合，固有电 矩 。 2. 有极分子电介质 无外场时分子的正、负电荷中心不重合，固有电 矩 。 等效成 有 极 分 子 (水分子 H2O ) 二、电介质的极化 对无极分子： 在外场的作用下，正负电 荷中心发生相对位移，称位 移极化。 ?端面出现极化电荷( 亦称 束缚电荷 )。 ?介质内部电场： ( 位移极化 ) ?端面出现极化电荷( 亦称 束缚电荷 )。 ?介质内部电场： 对有极分子： ?在 时， 取向杂乱无章， ，对外不显电性。 对有极分子： ?在 时， 取向杂乱无章， ，对外不显电性。 在 时， 向外场方向作 微小转动，称取向极化。此 时介质内： ?端面出现极化电荷。体内 无净余电荷！ ( 取向极化 ) ?端面出现极化电荷。体内 无净余电荷！ 相同之处 ?极化后介质端面出现极化电荷。体内无净余电荷！ 极化电荷能与异号电荷中和吗? 为什么? 一般地，外场越强，端面上的极化电荷越多。 相同之处 ?极化后介质端面出现极化电荷。体内无净余电荷！ ?外场 时，皆不显电性； 时，极化电荷在 介质内产生的电场 与 反向， ！ 极化电荷能与异号电荷中和吗? 为什么? 一般地，外场越强，端面上的极化电荷越多。 ?撤去外场后，介质分子又无规则热运动状态，对外 又呈电中性！ 三、电介质的击穿 介质能承受的最大 电场强度 Eb 。 E0增加至Eb时，分子电离， 介质失去绝缘性！ 击穿场强： 电介质 电介质 空气 3 云母 80～200 陶瓷 4～25 玻璃 10～25 石蜡 30 纸 5～14 胶木 20 变压器油 4～25 (介电强度 ) 电介质 电介质 空气 3 云母 80～200 陶瓷 4～25 玻璃 10～25 石蜡 30 纸 5～14 胶木 20 变压器油 4～25 四、电极化强度 定义: 电极化强度 如何衡量电介质的极化程度? 电介质 四、电极化强度 定义: