《静电场电介质》课件.pptxVIP

第五章静电场中的电介质§5.1电介质对电场的影响§5.2电介质的极化§5.3的高斯定律§5.4电容器及电容§5.5电容器的能量和电场的能量

§5.1电介质对电场的影响U+Q-QU+Q-Q相对介电常数（无量纲）场强之间的关系可表示为：与静电场中的导体比较介质中真空中介质中某种电荷分布产生与反向

§5.2电介质的极化polarization一.电介质的微观图象有极分子polarmolecules无极分子nonpolarmolecules有极分子无极分子-+-+二.电介质分子对电场的影响1.无电场时热运动---紊乱电中性2.有电场时

有极分子位移极化displacementpolarization边缘出现电荷分布称极化电荷polarizationcharges或称束缚电荷boundcharges取向极化orientationpolarization共同效果无极分子+++++------附加电场

3.描述极化强弱的物理量电偶极子排列的有序程度反映了介质极化的程度，排列愈有序说明极化愈剧烈宏观上无限小微观上无限大的体积元定义单位每个分子的电偶极矩极化强度矢量polarizationvector非极化分子电介质，每个分子的附加磁矩相同，若单位体积分子数为n，则极化强度矢量

三.电介质的极化规律1.各向同性线性电介质isotropylinearity2.各向异性线性电介质anisotropy介质的电极化率张量描述无量纲的纯数，与无关与、与晶轴的方位有关极化强度与电场强度的实验关系介质的相对介电常数3.铁电体ferroelectrics与间非线性，没有单值关系。

类似于铁磁体主要宏观性质1)电滞现象2)居里点3)介电常数很大饱和饱和电介质的击穿在外电场作用下，介质分子取向极化：分子电矩整齐排列；或位移极化，分子正负电荷重心被拉开。仍保持绝缘状态。当外电场强到足以将分子电矩的正负电荷分离形成自由电荷，介质的绝缘性被破坏而成为导体。

四.极化强度与极化电荷的关系以各向同性、非极化分子电介质为例。1、在介质内任意取面元dS，-+-+-+-+在dS后取一斜高的薄层，位置在该体积元内的分子数设每个分子的正电荷量为q，穿过dS的极化电荷位移极化，假定负电荷位置不动，正电荷向电场方向发生位移对极化分子电介质同样适用

2、任意取一闭合面SS留在S内的极化电荷由于极化穿出S的极化电荷由电荷守恒-+-+-+-+-+-+S-+-+-+介质内无净束缚电荷分布，净束缚电荷分布在介质表面

3.电介质表面极化电荷面密度介质外法线方向极化电荷面密度++--

§5.3的高斯定律有介质存在时，电场由自由电荷与极化电荷共同决定S由的高斯定律令称电位移矢量则的高斯定律

由自由电荷分布决定，与极化电荷分布无关三者的关系：介电常数--++的单位均匀电场中有介质存在时电力线与电位移线的分布

有介质存在时静电场的求解：根据自由电荷分布求根据求?根据求?根据求极化电荷分布电场分布具有对称性

例1.一带电金属球，半径R，带电量q，浸在一个大油箱里，油的相对介电常数为，求球外电场分布及贴近金属球表面的油面上的极化电荷总量。R解：?根据自由电荷分布求电场对称分布，取半径r的同心球面r?根据求?根据求

Rr?根据求极化电荷分布贴近金属球表面取半径R的同心球面贴近金属球表面的油面上的极化电荷总量就是该闭合面内包围的极化电荷

例2.均匀带电介质球置于均匀各向同性介质球壳中如图示求：场的分布及两介质交界处的极化电荷解：1)场的分布连续，不连续

介质分界面处，

例3.两块平行金属板原为真空，分别带有等量异号电荷、，两板间电压为，保持两板上电量不变，将板间一半空间充以相对介电常数的电介质。求板间电压及电介质上下表面的束缚电荷面密度。解：设介质部分金属板电荷面密度，真空部分；介质表面束缚电荷面密度在介质部分取如图所示高斯面同理两部分板间电压相等（金属板是等势体）

板间电压：介质上表面束缚电荷面密度电荷守恒：

§5.4电容器及电容capacitorcapacity一.孤立导体的电容单位:法拉孤立导体的电势定义电容量纲：以球形孤立导