第十八章 静电场的导体和电介质.pptVIP

三.电极化强度矢量1.电偶极子排列的有序程度反映了介质被极化的程度排列愈有序说明极化愈烈量纲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第29页，共56页，星期日，2025年，2月5日2.极化强度与极化电荷的关系1)小面元dS对面S内极化电荷的贡献在已极化的介质内任意作一闭合面SS将把位于S附近的电介质分子分为两部分一部分在S内一部分在S外电偶极矩穿过S的分子对S内的极化电荷有贡献分子数密度外场在dS附近薄层内认为介质均匀极化第30页，共56页，星期日，2025年，2月5日如果???/2落在面内的是负电荷如果??/2落在面内的是正电荷所以小面元ds对面内极化电荷的贡献2)在S所围的体积内的极化电荷与的关系第31页，共56页，星期日，2025年，2月5日3.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张量描述无量纲的纯数与无关与、与晶轴的方位有关第32页，共56页，星期日，2025年，2月5日3)铁电体ferroelectrics主要宏观性质1)电滞现象2)居里点3)介电常数很大非线性电容：用于振荡电路和介质放大器中类似于铁磁体与间非线性，没有单值关系。第33页，共56页，星期日，2025年，2月5日四.介质中的高斯定理电位移一、介质中的高斯定理SS第34页，共56页，星期日，2025年，2月5日令：称为电位移矢量得介质中的高斯定理：SS联立(1)和(2)：第35页，共56页，星期日，2025年，2月5日注意：1）是一个辅助量，场的基本量仍是场强2）是关系的普遍式。对各向同性的介质：令：称为相对介电常数，称为介电常数，则：3）的单位为库仑/米2第36页，共56页，星期日，2025年，2月5日五.有介质时静电场的计算例3导体球置于均匀各向同性介质中,带电Q。如图示Q求：?场的分布?紧贴导体球表面处的极化电荷第37页，共56页，星期日，2025年，2月5日解：1)场的分布导体内部Q第38页，共56页，星期日，2025年，2月5日^第39页，共56页，星期日，2025年，2月5日Q2)紧贴导体球表面处的极化电荷第40页，共56页，星期日，2025年，2月5日第1页，共56页，星期日，2025年，2月5日本章教学要求：了解导体的静电平衡条件。了解介质的极化现象及其微观解释。了解各向同性介质中D和E之间的关系和区别。了解介质中的高斯定理,了解电容,了解电能密度的概念。本章重点：导体的静电平衡条件,导体表面附近的场强，各向同性介质中D和E之间的关系和区别。本章难点：介质的极化，介质中D和E之间的关系推导。第2页，共56页，星期日，2025年，2月5日一.本章研究的问题静电场场量基本性质方程本章讨论：电场与物质的相互作用(影响)第3页，共56页，星期日，2025年，2月5日二.导体绝缘体1.导体存在大量的可自由移动的电荷conductor2.绝缘体理论上认为一个自由移动的电荷也没有也称电介质dielectric3.半导体介于上述两者之间semiconductor本章讨论金属导体和电介质对场的影响第4页，共56页，星期日，2025年，2月5日一.导体的静电平衡状态及条件1.静电平衡electrostaticequilibrium导体内部和表面无自由电荷的定向移动，说导体处于静电平衡状态。2.导体静电平衡的条件§1静电场中的导体第5页，共56页，星期日，2025年，2月5日3.导体静电平衡的性质1)导体是等势体，表面是等势面证：在导体上任取两点导体等势是导体体内电场强度处处为零的必然结果静电平衡条件的另一种表述和第6页，共56页，星期日，2025年，2月5日2)导体表面的场强处处与表面垂直。+++------QQ+++++Q第7页，共56页，星期日，2025年，2月5日二.静电平衡时导体上的电荷分布1）实心导体导体内部净电荷为零，电荷只分布在导体表面，且总量不变。-+-++-S证明：在导体内作一高斯面SS第8页，共56页，星期日，2025年，2月5日2）导体内有空腔A）腔内无带电体特点：1）空腔内表面和导体