資料說明第五章

1、上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出電介質(zhì)：電介質(zhì)：電阻率很大電阻率很大, ,導(dǎo)電能力很差的物質(zhì)。導(dǎo)電能力很差的物質(zhì)。電介質(zhì)的特征：電介質(zhì)的特征：原子或分子中的電子與原子核結(jié)合力原子或分子中的電子與原子核結(jié)合力很強(qiáng)，電子處于束縛狀態(tài)，一般可看作理想絕緣體。很強(qiáng)，電子處于束縛狀態(tài)，一般可看作理想絕緣體。電介質(zhì)的極化：電介質(zhì)的極化：當(dāng)電介質(zhì)處于電場中達(dá)到靜電平衡當(dāng)電介質(zhì)處于電場中達(dá)到靜電平衡時(shí)，在電介質(zhì)的表面層或電介質(zhì)體內(nèi)會(huì)出現(xiàn)電荷，時(shí)，在電介質(zhì)的表面層或電介質(zhì)體內(nèi)會(huì)出現(xiàn)電荷，這種現(xiàn)象就叫電介質(zhì)的極化。這種現(xiàn)象就叫電介質(zhì)的極化。上頁上頁 下頁下頁 返回返回

2、退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出 有極分子：有極分子：分子的正電荷中心與負(fù)電荷中心不重分子的正電荷中心與負(fù)電荷中心不重合。它們相當(dāng)于一對距離極近的等值異號(hào)點(diǎn)電荷，合。它們相當(dāng)于一對距離極近的等值異號(hào)點(diǎn)電荷，設(shè)它們的重心距離為設(shè)它們的重心距離為l，等效電偶極矩為，等效電偶極矩為l qpe 負(fù)電荷負(fù)電荷中心中心正電荷中心正電荷中心+ + +H H+ +H HO Ol 電介質(zhì)分為兩類電介質(zhì)分為兩類: :有極分子電介質(zhì)有極分子電介質(zhì)和和無極分子無極分子電介質(zhì)。電介質(zhì)。 方向：由負(fù)電荷中心指向正方向：由負(fù)電荷中心指向正電荷中心。電荷中心。上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁

3、下頁 返回返回 退出退出 無極分子：無極分子：分子的正電荷中分子的正電荷中心與負(fù)電荷中心重合。等效心與負(fù)電荷中心重合。等效電偶極矩為零。如氦、氮、電偶極矩為零。如氦、氮、甲烷的分子。甲烷的分子。水、氨、一氧化碳、氯化氫等分子即為有極分子。水、氨、一氧化碳、氯化氫等分子即為有極分子。HClHClH HP PClClO OH HH HP PH HH HH HN NP P有極分子電介質(zhì)可看作大量電偶極子的聚集體有極分子電介質(zhì)可看作大量電偶極子的聚集體，電，電偶極子方向雜亂無章的排列，所有電偶極子矢量和偶極子方向雜亂無章的排列，所有電偶極子矢量和為零，電介質(zhì)呈電中性。為零，電介質(zhì)呈電中性。HeHHHC

4、HCH4上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出（1 1）無極分子電介質(zhì)的位移極化）無極分子電介質(zhì)的位移極化 加上外電場后，在電場作用下無極分子電介質(zhì)加上外電場后，在電場作用下無極分子電介質(zhì)分子正負(fù)電荷中心不再重合，發(fā)生相對移動(dòng)分子正負(fù)電荷中心不再重合，發(fā)生相對移動(dòng), ,出現(xiàn)分出現(xiàn)分子電矩。對均勻電介質(zhì)，和電場方向垂直的兩個(gè)面子電矩。對均勻電介質(zhì)，和電場方向垂直的兩個(gè)面將分別出現(xiàn)正負(fù)電荷，這些電荷不能離開電介質(zhì)，將分別出現(xiàn)正負(fù)電荷，這些電荷不能離開電介質(zhì)，也不能在電介質(zhì)中自由移動(dòng)。稱為也不能在電介質(zhì)中自由移動(dòng)。稱為束縛電荷束縛電荷或或極化極化電荷電荷。這種在

5、外電場作用下在電介質(zhì)中出現(xiàn)極化電。這種在外電場作用下在電介質(zhì)中出現(xiàn)極化電荷的現(xiàn)象叫做荷的現(xiàn)象叫做電介質(zhì)的極化電介質(zhì)的極化。無極分子的極化在于。無極分子的極化在于正負(fù)電荷中心的相對位移，稱為正負(fù)電荷中心的相對位移，稱為位移極化位移極化上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出0 epe無外電場時(shí)無外電場時(shí)fepf外外El加上外電場后加上外電場后0ep極化電荷極化電荷極化電荷極化電荷+外外E上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出（2 2）有極分子的取向

6、極化）有極分子的取向極化 無外電場時(shí)，有極分子電矩取向不同，整個(gè)介無外電場時(shí)，有極分子電矩取向不同，整個(gè)介質(zhì)不帶電。質(zhì)不帶電。 在外電場中有極分子的固有電矩要受到一個(gè)力在外電場中有極分子的固有電矩要受到一個(gè)力矩作用，電矩方向轉(zhuǎn)向和外電場方向趨于一致矩作用，電矩方向轉(zhuǎn)向和外電場方向趨于一致, ,這這種極化稱種極化稱有極分子的取向極化。有極分子的取向極化。+無外電場時(shí)無外電場時(shí)電矩取向不同電矩取向不同上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出ff外外EpMe +外外E兩端面出現(xiàn)兩端面出現(xiàn)極化電荷層極化電荷層轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向外電場外電場ep外外Eep加上外場加上外場上頁上頁

7、 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出+ + + + + + - - - - - - + + + + + + + + + + +r- - - - - - - - - - -三三 電極化強(qiáng)度電極化強(qiáng)度VpP表面表面極化電荷面密度極化電荷面密度nPESlSlVpPe0lPS: :電極化強(qiáng)度電極化強(qiáng)度p: :分子偶極矩分子偶極矩的的單位：單位：2mCPPe為介質(zhì)的電極化率為介質(zhì)的電極化率上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出EEE0總電場總電場外電場外電場束

8、縛電荷電場束縛電荷電場 空間任一點(diǎn)總電場空間任一點(diǎn)總電場由于電介質(zhì)中，外電場與極化電荷的電場方向相反由于電介質(zhì)中，外電場與極化電荷的電場方向相反,所以電介質(zhì)中的合場強(qiáng)總小于外場強(qiáng)。所以電介質(zhì)中的合場強(qiáng)總小于外場強(qiáng)。上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出+ + + + + + - - - - - - + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - -dr極化電荷與自由電荷的關(guān)系極化電荷與自由電荷的關(guān)系0000EEErEEE0e010rr10rr1QQEPEEEe0r0000/0EEEEEPEe000相對電容率re1電容率r0

9、上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出電介質(zhì)內(nèi)電場電介質(zhì)內(nèi)電場0000EEE兩兩“無限大無限大”極板間充有相極板間充有相對電容率為對電容率為 均勻電介質(zhì)。均勻電介質(zhì)。r0極板上自由電荷面密度為極板上自由電荷面密度為介質(zhì)表面極化電荷面密度為介質(zhì)表面極化電荷面密度為 + + + + + + + + + + + 0EEdEqVqC00000000CEdqVqCr當(dāng)兩極板間沒有電介質(zhì)時(shí)的電容為當(dāng)兩極板間沒有電介質(zhì)時(shí)的電容為當(dāng)兩極板間充滿電介質(zhì)時(shí)的電容增大為原來的當(dāng)兩極板間充滿電介質(zhì)時(shí)的電容增大為原來的 倍倍r上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁

10、 返回返回 退出退出 電介質(zhì)內(nèi)部場強(qiáng)減弱為外場的電介質(zhì)內(nèi)部場強(qiáng)減弱為外場的1/ r 這一結(jié)論并不普這一結(jié)論并不普遍成立，但是場強(qiáng)減弱卻是比較普遍的。遍成立，但是場強(qiáng)減弱卻是比較普遍的。電介質(zhì)的介電常量或電容率電介質(zhì)的介電常量或電容率相對介相對介電常量電常量自由電荷和極化電荷激發(fā)的靜電場特性相同，因而自由電荷和極化電荷激發(fā)的靜電場特性相同，因而有電介質(zhì)存在時(shí)，電場強(qiáng)度環(huán)路定理仍成立，即有電介質(zhì)存在時(shí)，電場強(qiáng)度環(huán)路定理仍成立，即這里的場強(qiáng)是介質(zhì)中的合場強(qiáng)這里的場強(qiáng)是介質(zhì)中的合場強(qiáng)0l dE比較上兩個(gè)式子得比較上兩個(gè)式子得0000rrEE0)11 (r極化電荷面密度為極化電荷面密度為0000EEE上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出 選擇進(jìn)入下一節(jié)選擇進(jìn)入下一節(jié)7 7-0 0 教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求7-1 物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)物質(zhì)的電結(jié)構(gòu) 庫侖定律庫侖定律7-2 靜電場靜電場 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度7-3 靜電場的高斯定