内蒙古大学电磁学教案 第四章 电磁介质(上).pdf

第四章 电磁介质 教学内容和要求 1．理解电介质的极化的机理及极化强度物理意 义； 2．掌握电介质中的极化电荷和自由电荷的关系； 3．掌握有电介质时的高斯定理 4.了解磁介质对磁场的影响以及磁介质的三种类 型：顺磁质、抗磁质、铁磁质 5.理解磁介质的磁化的机理及磁化强度物理意义； 6.掌握磁介质中的磁化电流和磁化强度的关系； 7.掌握磁介质时的安培环路定理. §1 静电场中的电介质 §2磁介质—分子电流观点 §3磁介质的磁化规律和机理 §4导体、电磁介质届面上的边界条件 磁路定理 §5电磁能 §1 静电场中的电介质 （Dielectrics in Electrostatic field ) 一、电介质的极化 导体中含有许多可以自由移动的电子或离子。然而也有 一类物质电子被束缚在自身所属的原子核周围或夹在原 子核中间，这些电子可以相互交换位置，多少活动一些， 但是不能到处移动，就是所谓的非导体或绝缘体。绝缘 体不能导电，但电场可以在其中存在，并且在电学中起 着重要的作用。 从电场这一角度看，特别地把绝缘体叫做电介质。 从电学性质看电介质的分子可分为两类：　无极分子、 有极分子。 电介质对电容器电容影响 +Q 电容器充电后，撤去电源，使两极 U 板上的电量维持恒定，测得充满电 0 介质电容器两极板间的电压U，为 –Q 真空电容器两极板间的电压U 的 0 1/e 倍，即U= U / e 。因而，充 r 0 r 满电介质电容器的电容为 +Q C Q Q0 ε C U r 0 U U / ε 0 r –Q 极板间充满电介质所电容器的电容为 真空电容的e 倍。 r 上述实验表明：插入电介质后两极板间电压减少，说明其 间电场减弱了。 1 E E 0 ε r 电场减弱的原因可从电介质与外电场的相互影响来解释。 电介质插入电场后，由于同号电荷相斥，异号相吸的结 果，介质表面上出现了正负电荷。 在外电场中，介质表面出现正负电荷，我们把这 种现象叫做电介质的极化（polarization) 。它表 面上的电荷叫做极化电荷。 二、电介质极化的微观机制 电介质内部作宏观运动的电荷极少，导电能力极 弱，为了突出电场与电介质相互影响的主要方面， 在静电问题中总是忽略电介质微弱的导电性，把它 看作理想的绝缘体。电介质是由中性分子构成的。 所谓中性，是指分子中正负电荷等值异号，可将其 中的所有正电荷等效于一个正点电荷，其中的负电 荷分布在该正电荷的周围，也等效于一个负点电 荷．这样，一个分子对外的电效应就可用一对等值 异号的正、负电荷来代替，它们在分子中的位置分 别称为正、负电荷的中心。 1、电介质的分类 无极