第十四章 静电场电介质.pptVIP

第1页，共33页，星期日，2025年，2月5日复习:静电场中的导体即表面导体表面1、导体在静电平衡时表面电荷亦静止不动导体是等势体，表面是等势面2.静电平衡导体上电荷的分布导体内部处处无净电荷,净电荷只能分布在导体表面导体面电荷密度与表面附近场强的关系表面孤立带电导体表面电荷分布孤立导体尖端放电孤立带电导体球第2页，共33页，星期日，2025年，2月5日3有导体存在时静电场的分析和计算原则:1.静电平衡条件2.基本性质方程3.电荷守恒定理内或第3页，共33页，星期日，2025年，2月5日一.电介质对电场的影响U+Q-QU+Q-Q相对介电常数（无量纲）P127页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§14.2电介质及其极化第4页，共33页，星期日，2025年，2月5日二.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.有电场时第5页，共33页，星期日，2025年，2月5日位移极化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共同效果有极分子无极分子++++++------附加电场2.有电场时第6页，共33页，星期日，2025年，2月5日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3.描述极化强弱的物理量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，则极化强度矢量第7页，共33页，星期日，2025年，2月5日(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。第8页，共33页，星期日，2025年，2月5日主要宏观性质1)电滞现象2)介电常数很大类似于铁磁体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。第9页，共33页，星期日，2025年，2月5日(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第10页，共33页，星期日，2025年，2月5日S2、任意取一闭合面S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-+-+-+第11页，共33页，星期日，2025年，2月5日介质外法线方向3.电介质表面极化电荷面密度极化电荷面密度-+-+第12页，共33页，星期日，2025年，2月5日有介质存在时，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§14.3电位移电介质中的高斯定理第13页，共33页，星期日，2025年，2月5日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第14页，共33页，星期日，2025年，2月5日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