5-靜電場中的電介質(zhì)

(1)無極分子電介質(zhì)：無外電場時分子的正負(fù)電荷中心重合無極分子沒有固有電矩甲烷CH4§6靜電場中的電介質(zhì)電介質(zhì)：內(nèi)部幾乎沒有可以自由運動電荷的物體，又稱為絕緣體一、電介質(zhì)的分類正負(fù)電荷中心重合電偶極子模型(2)有極分子電介質(zhì)：無外電場時分子正負(fù)電荷中心不重合有極分子具有固有電矩水H2O無極分子的極化是由于分子中的正負(fù)電荷中心在外電場作用下發(fā)生相對位移的結(jié)果----位移極化誘導(dǎo)電偶極矩二、電介質(zhì)的極化1.無極分子的極化誘導(dǎo)電矩pe方向與E0的方向大致一樣極化電荷外電場E0越強，誘導(dǎo)電偶極矩pe越大束縛電荷擊穿！——電介質(zhì)處于外電場E0中時電荷重新分布的現(xiàn)象有極分子的極化是由于分子偶極子在外電場的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)向的結(jié)果----轉(zhuǎn)向極化2.有極分子的極化

束縛電荷

極化電荷力矩外電場E0越強，分子電矩pe的轉(zhuǎn)向排列也越整齊擊穿！在外電場的作用下，使電介質(zhì)外表上出現(xiàn)電荷————電介質(zhì)的極化在介質(zhì)外表出現(xiàn)的電荷是束縛電荷〔極化電荷〕，且外電場越強，電介質(zhì)外表出現(xiàn)束縛電荷越多極化〔束縛〕電荷也會激發(fā)電場，使電場的分布發(fā)生變化以兩塊靠得很近的帶電金屬板為例三、電介質(zhì)中靜電場的電場強度介質(zhì)中某點的場強，是由外電場和極化電荷的電場疊加而成------自由電荷的場強------束縛電荷的場強------介質(zhì)中的合場強電極化率是與電介質(zhì)有關(guān)的常數(shù)實驗發(fā)現(xiàn)，在各向同性電介質(zhì)中----相對介電常量令介質(zhì)中的合場強E相對介電常量r

是一個只與介質(zhì)本身性質(zhì)有關(guān)的無量綱的量------極化電荷的電場將自由電荷的電場局部抵消的緣故電介質(zhì)中的合場強討論：電介質(zhì)中的靜電場的場強減弱了!四、有電介質(zhì)時的靜電場的兩個根本定理1.有電介質(zhì)時的環(huán)路定理仍成立E是由自由電荷和極化電荷共同產(chǎn)生的束縛電荷的電場的性質(zhì)與自由電荷電場一樣——保守場2.有電介質(zhì)時的高斯定理在電介質(zhì)電場中任作一閉合曲面S，高斯定理仍成立式中的∑q為閉合曲面內(nèi)一切正、負(fù)電荷的代數(shù)和〔亦即自由電荷q0、極化電荷q’〕——有源場在靜電場中，通過任意閉合曲面的電位移通量，等于該高斯面內(nèi)所包圍的自由電荷的代數(shù)和----電位移矢量自由電荷----有電介質(zhì)時的高斯定理或

的高斯定理電位移通量令〔2〕電位移通量只與閉合曲面所包圍的自由電荷有關(guān)，但D(E)本身與自由電荷和極化電荷都有關(guān)（1）是一個輔助物理量，沒有明顯的物理意義，但有介質(zhì)時，計算通量比計算通量簡便討論：----介質(zhì)的介電常量五、利用電介質(zhì)中的高斯定理求場強的一般步驟分析電場所具有的對稱性質(zhì)巧作高斯面，即選擇適當(dāng)形狀的閉合曲面為高斯面計算通過高斯面的電位移通量計算高斯面內(nèi)所包圍的自由電荷的代數(shù)和由電介質(zhì)中的高斯定理求出電位移D由電位移D求出場強E[例1]半徑為R1，電荷QA的導(dǎo)體球A，球外套一個半徑為R3電荷QB的同心導(dǎo)體薄球殼B。A、B中間充滿相對介電常量分別為r1和r2的兩層各向同性均勻電介質(zhì)，它們的分界面為一半徑為R2的同心球面。試求：(1)電場強度分布；(2)A、B間的電勢差；(3)球A的電勢。R1R2R3or1r2解：①以球心O為原點，以r為半徑作一球形高斯面r那么，空間中的電場強度分