电介质的极化、电介质中的电场强度极化电荷与自由电荷的关系、电位移有电介质时的高斯定理

10-10E分员的 1、电介质的分类 无极分子:分子的正负电荷中心在无电场 时是重合的,没有固定的电偶极矩,如 士 H2、HCl4,CO2,N2,O2等 有极分子:分子的正负电荷中心在无 电场时不重合的,有固定的电偶极矩, 如H2O、HC等。 E 每一个分子的正电荷q集中于一点, 称为正电荷的“重心”,负电荷-q集 中于一点,称为正负电荷的“重心”; 分子构成电偶极子p=ql

无极分子：分子的正负电荷中心在无电场 时是重合的，没有固定的电偶极矩，如 H2、HCl4，CO2，N2， O2等 有极分子：分子的正负电荷中心在无 电场时不重合的，有固定的电偶极矩， 如H2O、HCl等。 1、电介质的分类 10-10 电介质的极化 每一个分子的正电荷q集中于一点， 称为正电荷的“重心”，负电荷-q集 中于一点，称为正负电荷的“重心”； 分子构成电偶极子 p=ql – + +q –q E  + - 

2、无极分子的极化机理位移极化 无外电场时,分子的正负电荷中心重合;有外电场 E0=0 电荷将被电场力拉开,偏离原来的位置,形成一个F 叫作诱导电偶极矩。 一+一+一 无极分子 外场 △ ●●●● T=0 K 热运动上三>斗∑p≠0 A 1>0 K E 处于外电场,每个分子都有一定的诱导 电偶极矩,以致在电介质与外电场垂直 g+ 的两个表面上出现正电荷和负电荷。 极化电荷或束缚电荷

2、无极分子的极化机理——位移极化 无外电场时，分子的正负电荷中心重合；有外电场时，正、负 电荷将被电场力拉开，偏离原来的位置，形成一个电偶极子， 叫作诱导电偶极矩。 处于外电场，每个分子都有一定的诱导 电偶极矩，以致在电介质与外电场垂直 的两个表面上出现正电荷和负电荷。— —极化电荷或束缚电荷。 – + –q +q l  E  无极分子 V E外 E外   0 i pi  外场 T=0 K 热运动 T>0 K

3、有极分子的极化机理取向极化 当没有外电场时,电偶极子的排列是杂乱无章的,因而 对外不显电性。 当有外电场时,每个电偶极子都将受到一个力矩的作用 在此力矩的作用下,电介质中的电偶极子将转向外电场的方 向。 在垂直于电场方向的两个表面上,将产生极化电荷 E E 取向极化

3、有极分子的极化机理——取向极化 •当没有外电场时，电偶极子的排列是杂乱无章的，因而 对外不显电性。 取向极化 •当有外电场时，每个电偶极子都将受到一个力矩的作用。 在此力矩的作用下，电介质中的电偶极子将转向外电场的方 向。 •在垂直于电场方向的两个表面上，将产生极化电荷。 E0  E0 

4、极化电荷 在外电场中,出现束缚电荷的现象叫做电介质的极化。 +(+<+<+∈+ ++ ∈+ +++ )<+ +++ + + =+(+( 5、电晕现象 在潮湿或阴雨天的日子里,高压输电+ 线附近,常可以见到有浅蓝色辉光的 放电现象,称为电晕现象。 电晕现象可以用水分子的极化和尖端 ++++++土 放电来解释

4、极化电荷 在外电场中，出现束缚电荷的现象叫做电介质的极化。 E E 5、电晕现象 在潮湿或阴雨天的日子里，高压输电 线附近，常可以见到有浅蓝色辉光的 放电现象，称为电晕现象。 电晕现象可以用水分子的极化和尖端 放电来解释

1、引入 在没有外电场时,电介质未被极化,内部宏观小体积元中各 分子的电偶极矩的矢量和为零;当有外电场时,电介质被极 化,此小体积元中的电偶极矩的矢量和将不为零。外电场越 强,分子的电偶极矩的矢量和越大 用单位体积中分子的电偶极矩的矢量和来表示电介质的极化 程度 2、电极化强度的定义3、关于电极化强度的说明 单位体积中分子的电偶 电极化强度用来表征电介质极化 极矩的矢量和叫作电介 程度的物理量; 质的电极化强度。 单位:C.m-2,与电荷面密度的单 位相同; °若电介质的电极化强度大小和方 △p 向相同,称为均匀极化;否则, 称为非均匀极化

三、电极化强度 1、引入 在没有外电场时，电介质未被极化，内部宏观小体积元中各 分子的电偶极矩的矢量和为零；当有外电场时，电介质被极 化，此小体积元中的电偶极矩的矢量和将不为零。外电场越 强，分子的电偶极矩的矢量和越大。 用单位体积中分子的电偶极矩的矢量和来表示电介质的极化 程度 2、电极化强度的定义 单位体积中分子的电偶 极矩的矢量和叫作电介 质的电极化强度。 V p P  =    3、关于电极化强度的说明 •电极化强度用来表征电介质极化 程度的物理量； •单位：C.m-2，与电荷面密度的单 位相同； •若电介质的电极化强度大小和方 向相同，称为均匀极化；否则， 称为非均匀极化

电极化强度和极化电荷面密度的关系 在电介质中取一长为d、面积为 △S的柱体,柱体两底面的极化 电荷面密度分别为-和+,这 样柱体内所有分子的电偶极矩的 +0 矢量和的大小为 ∑ ,P=a△Sdl 电极化强度的大小为 ∑ Pa△Sd P △△Sd 平板电容器中的均匀电介质,其电极化强度的大小对于极 化产生的极化电荷面密度

4、电极化强度和极化电荷面密度的关系 在电介质中取一长为d、面积为 ΔS的柱体，柱体两底面的极化 电荷面密度分别为-σ'和+σ'，这 样柱体内所有分子的电偶极矩的 矢量和的大小为  p =Sd 电极化强度的大小为      =  ＝  ＝ Sd Sd V p P 平板电容器中的均匀电介质，其电极化强度的大小对于极 化产生的极化电荷面密度。 l +σ0 -σ0 -σ' +σ' P

0HE分印巨概与宝的 1、电介质中的电场强度 -0 E0=o0 E 0 E-EOTE E=Eo-E 2、极化电荷与自由电荷的关系 0o-O E 0 0 Q=Q1-

10-11 电介质中的电场强度 极化电荷与自由电荷的关系 1、电介质中的电场强度 +σ0 -σ0 -σ' +σ' E E0 E’ 0 0 0 E =  /  0 E＝ /  E E E    ＝ 0 ＋ E E − E ＝ 0 2、极化电荷与自由电荷的关系 ( ) 1 0 0 0 0 0        = −   E = − r E E  ＝ 0          r    1 ＝ 0 1－          r Q Q  1 ＝ 0 1－

3、电介质的极化规律 0 07c0 P=(r-1)E0E E=E0/8 P=(8r-D)EoE x P=X8 E x称为电介质的电极化率,在各向同性线性电介质中它 是一个纯数。 在高频条件下,电介质的相对电容率和外电场的频率有关

3、电介质的极化规律 P = ( r −1) 0 E c称为电介质的电极化率,在各向同性线性电介质中它 是一个纯数。 0 0 0 E =  /  E E r /  ＝ 0 P＝          r    1 ＝ 0 1－ P r E   0 = ( − 1) c =  r −1 P E   = c  0 在高频条件下，电介质的相对电容率和外电场的频率有关

电位移矢量同时描述电场和 电介质极化的复合矢量。 电位移线起于正自由电 电位移线与电场线荷,止于于负自由电荷。 +0 0 电场线 电位移线

同时描述电场和 电介质极化的复合矢量。 电位移线与电场线 电位移矢量 + + + + + + + − + − + + + + + + + + + + + − + − + + + + 电场线 电位移线 电位移线起于正自由电 荷，止于于负自由电荷

介质球放入后电力线发生弯曲 E=0

介质球放入后电力线发生弯曲