《大学基础物理》课程教学课件（PPT讲稿）第九章 静电场（3/3）§9-5 静电场中的电介质、§9-6 电容

S9-5静电场中的电介质本讲主要内容：电介质的极化9-5-19-5-2极化强度和极化电荷9-5-3有电介质时的静电场

9-5-1 电介质的极化 9-5-3 有电介质时的静电场 9-5-2 极化强度和极化电荷 本讲主要内容： § 9-5 静电场中的电介质

s 9-5静电场中的电介质电介质是绝缘体。电静电场电介质介质分子中的电子处在原子核的束缚中电介质极化可以在原子尺度范围内移动，但是不能到处移动。结果是什么？

静电场 结果是什么？ 电介质 电介质是绝缘体。电 介质分子中的电子处 在原子核的束缚中， 可以在原子尺度范围 内移动，但是不能到 处移动。 电 介 质 极 化 § 9-5 静电场中的电介质

电介质的极化9-5-1

9-5-1 电介质的极化

一.电介质设想电介质的分子中带正电的原子核和核外电子各自形成正负“电荷中心”，采用电偶极子模型来描述。根据分子正负电荷中心是否重合可以把电介质的分子可分为两类：无极分子：有极分子1.有极分子电介质分子的等效正、负电荷中心不重合的电介质称为有极分子电介质，如HCI、H,O、CO、SO2、NH3.....等。其分子的等效电偶极子的电偶极矩称作分子的固有电矩，记作P。。4一THH++（氨）NHH0

- + + O H+ H+ + H2O H+ + + - + H+ N H+ NH3（氨） + - Pe 1.有极分子电介质 分子的等效正、负电荷中心不重合的电介质称为有极分子 电介质，如HCl 、 H2O、CO、SO2、NH3. 等。其分子 的等效电偶极子的电偶极矩称作分子的固有电矩，记作Pe。 设想电介质的分子中带正电的原子核和核外电子各自形成 正负“电荷中心”，采用电偶极子模型来描述。 根据分子正负电荷中心是否重合可以把电介质的分 子可分为两类：无极分子;有极分子. + - Pe 一.电介质

2.无极分子电介质分子的等效正、负电荷中心重合的电介质称为无极分子电介质。其分子的固有电矩 P=0 如所有的惰性气体及CH等。H+H+H+C++土十H+HeCH4（甲烷）

分子的等效正、负电荷中心重合的电介质称为无极分子电介质。 其分子的固有电矩 Pe= 0 如所有的惰性气体及CH4等。 H+ + - + + + H+ H+ H+ CH4（甲烷） C He ± 2.无极分子电介质

一.电介质的极化心无外场时（热运动）整体对外不显电性（无极分子电介质）(有极分子电介质）

(无极分子电介质) (有极分子电介质) 整体对外不显电性 （热运动） ❖无外场时 一.电介质的极化

心有外场时极化的微观机理1.位移极化displacementpolarizationp=ql感生电矩E边缘出现2.取向极化orientation polarization电荷分布E束缚电荷

E0  1.位移极化 displacement polarization 2.取向极化 orientation polarization p ql   = E0  感生电矩 ❖有外场时 极化的微观机理 边缘 出现 电荷 分布 - - - + + + - - - + + + 束缚电荷

电介质的极化在外电场作用下，在电介质的表面或体内会出现电荷产生附加电场，这就是电介质的极化现象+00口说明0F(1)两种极化的宏观效果一样。+00O8OO①极化电场与外电场方向相反②各向同性的均匀极化介质中极化电荷仅出现在介质的表面处(2)极化电荷的电场不能完全抵消外电场，除非介质被击穿。外电场E↑>极化α'个>介质内电场E个=>击穿

◆ 电介质的极化 在外电场作用下，在电介质的表面或体内会出现电荷， 产生附加电场，这就是电介质的极化现象。 说明 ⑴两种极化的宏观效果一样。 ①极化电场与外电场方向相反。 ②各向同性的均匀极化介质中极化电荷仅出现在介质的表面处。 +σ ' −σ ' + 0 − 0 + + + + + + + − − − − − − − − − − − − − − + + + + + + + + E0  E  E'  ⑵极化电荷的电场不能完全抵消外电场，除非介质被击穿。 外电场E0↑ 极化 ´↑ 介质内电场 E↑ 击穿

金属导体和电介质比较金属导体电介质（绝缘体）基本无自由电子，正负电荷有大量的特征只能在原子范围内运动自由电子模型电偶极子自由电子定向运动无极分子电介质：位移极化与电场的静电感应相互作用有极分子电介质：取向极化静电平衡导体内电介质内部产生退极化场：E=0,p=0宏观导体表面E=E.+E效果E工表面表面：出现束缚电荷感应电荷0=E

金属导体和电介质比较 有大量的 自由电子 基本无自由电子，正负电荷 只能在原子范围内运动 金属导体 特征 电介质（绝缘体） 模型 与电场的 相互作用 宏观 效果 自由电子定向运动 电偶极子 静电感应 有极分子电介质: 无极分子电介质: 取向极化 位移极化 静电平衡导体内 导体表面 感应电荷 E = 0,  = 0   =  0E E ⊥ 表面  电介质内部产生退极化场： 表面：出现束缚电荷 E = E + E    0

极化强度和极化电荷9-5-2一、E电极化强度定义对无极、有极电介质都有：无外电场时，介质分子电偶极矩的矢量和匕0有外电场时，在极化后乙将不为零1Z越大且外电场越强三介质单位体积的电偶极矩矢量之和称为电极化强度：p-Ep;单位是[库仑/米2]、[C/m}]△V电介质极化时，电极化强度越大，极化程度越高。电极化强度是描写介质极化程度的物理量

V p P i  =    有外电场时，在极化后  将不为零 p .  介质单位体积的电偶极矩矢量之和称为电极化强度： 一、电极化强度定义 单位是[库仑/米2 ]、[C/m2 ]. 电极化强度是描写介质极化程度的物理量。 电介质极化时，电极化强度越大，极化程度越高。 对无极、有极电介质都有：  p  无外电场时，介质分子电偶极矩的矢量和 = 0 且外电场越强   越大 p  9-5-2 极化强度和极化电荷