南京大学：《电磁学》课程电子教案（教学课件）第三章 电介质

图 灵 8用 居 8 名 第三章电介质 玉居8品用 居 + +

第三章 电介质

國 个P

电磁学03-01：电介质极化 口回顾静电场中导体的性质： 口()静电平衡条件：静电平衡时，导体内部场强处处为零， 每个导体都是等势体（电荷静止（宏观），充要条件)。 口(2)静电感应：静电平衡中所指的场乃一切电荷合场。 ▣ (③)分布在导体表面：静电平衡时，导体所带电荷分布在导 体表面，导体内部不可能有未抵消的静电荷。 0 针对自 由电荷 真空静 电场 E=0

电磁学03-01: 电介质极化  回顾静电场中导体的性质：  (1) 静电平衡条件：静电平衡时，导体內部场强处处为零， 每个导体都是等势体(电荷静止(宏观)，充要条件)。  (2) 静电感应：静电平衡中所指的场乃一切电荷合场。  (3) 分布在导体表面：静电平衡时，导体所带电荷分布在导 体表面, 导体内部不可能有未抵消的静电荷。 针对自 由电荷 真空静 电场

电磁学03-01：电介质极化 口引入导体或者电介质会怎样？ (a) Vacuum (b)Dielectric Conductor (metal foil) Induced charges Conductor- (metal foil) Dielectric (plastic sheet) For a given charge density o.the induced charges on the dielectric's surfaces reduce the electric field between the plates. 极化电荷、束缚电荷

电磁学03-01: 电介质极化  引入导体或者电介质会怎样？ 极化电荷、束缚电荷

电磁学03-01：电介质极化 口电荷量不变，电势差下降？静电能下降？ Dielectric 00 导体 C。=Q/U C=Q/U=C。8

电磁学03-01: 电介质极化  电荷量不变，电势差下降？静电能下降？

圈电磁学03-01：电介质极化 口非极性分子 位移量10-15m 甲烷分子CH4 正负电荷 H H 0 0 中心重合 *H p.=0 p~ex10-l5m1.6×10-34Cm (a) E An electric feld In the absence of causes the mole. anelectric field. cules'positive and nonpolar molecules negative charges are not electric to separate dipoles. slightly.making the molecule effectively polar

电磁学03-01: 电介质极化  非极性分子 位移量10-15m p ~ e10-15m~1.610-34Cm

电磁学03-01：电介质极化 口非极性分子：极化电荷与偶极矩估算 极化电荷 C 极化电荷 比波尔半径小 无外电场时p。=0加上外电场后p,≠0 五个数量级 (1015m) ▣电子位移极化：外场下，电介质内各体积元中分子偶极矩的总 和不等于零，呈电性。外场撤消后，电性消失

电磁学03-01: 电介质极化  非极性分子：极化电荷与偶极矩估算  电子位移极化：外场下，电介质内各体积元中分子偶极矩的总 和不等于零，呈电性。外场撤消后，电性消失

國， 电磁学03-01：电介质极化 口极性分子：分子正负 电荷中心不重合 口本身固有电偶极矩， 如：HCL,HO,NH3 p=0.34×10-29Cm p=0.62×10-29Cm (a) In the absence of an electric field. polar molecules orient randomly. 口极性分子的性质： (b) ▣分子电矩量级：e×(原子间隔)~1029Cm When an 口外场中偶极矩能量：2pE~2×104εV electric field is applied,the molecules tend ▣室温下热运动能量：3/2kT-0.04eV to align with it

电磁学03-01: 电介质极化  极性分子：分子正负 电荷中心不重合  本身固有电偶极矩， 如：HCl, H2O, NH3  极性分子的性质：  分子电矩量级：e(原子间隔) ~10-29C·m  外场中偶极矩能量：2pE ~210-4eV  室温下热运动能量： 3/2kT ~0.04eV

电磁学03-01：电介质极化 ▣加电场极化： (a)No dielectric (b)Dielectric just (c)Induced charges (d)Resultant field create electrie field E 0 @ ++、 Original Weaker field in diclectric electric field due to induced (bound)charges

电磁学03-01: 电介质极化  加电场极化：

圈电磁学03-01：电介质极化 口包含电子极化与分子取向极化： + p E 积 加上外场 无外电场时电矩取向不同 i=p。×E外 口取向极化：外场下，电介质的分子偶极子倾向于沿电场方向排列， 使得各体积元中分子偶极矩的总和不等于零。 口种类：电子极化、分子取向极化、离子极化

电磁学03-01: 电介质极化  包含电子极化与分子取向极化：  取向极化：外场下,电介质的分子偶极子倾向于沿电场方向排列, 使得各体积元中分子偶极矩的总和不等于零。  种类：电子极化、分子取向极化、离子极化