5-2静电场中的电介质.ppt

有介质时静电场的计算 1. 根据介质中的高斯定理计算出电位移矢量。 2. 根据电场强度与电位移矢量的关系计算场强。 例 常用的圆柱形电容器，是由半径为 的长直圆柱导体和同轴的半径为 的薄导体圆筒组成，并在直导体与导体圆筒之间充以相对电容率为 的电介质.设直导体和圆筒单位长度上的电荷分别为 和 。求（1）电介质中的电场强度和电位移；（２）电介质内、外表面的极化电荷面密度。（3）电介质内、外表面的电势差。 解 （1）由对称性与介质中的高斯定理，得 (3) (2)由（1）可知 (1) [小结 ] 1. 电介质对电场的影响 相对电容率 两板间为真空 两板间充满均匀的电介质时 相对电容率 电容率 2. 电介质的极化 在外电场作用下介质表面产生极化电荷的现象 无极分子的位移极化 有极分子的取向极化 3. 极化电荷与自由电荷的关系 6. 电位移通量 4. 有介质时的高斯定理 5. 电位移矢量 （均匀各向同性介质） 单位： 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 10 - 2 静电场中的电介质 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 10 - 2 静电场中的电介质 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 10 - 2 静电场中的电介质 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 10 - 2 静电场中的电介质 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 10 - 2 静电场中的电介质 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 10 - 2 静电场中的电介质 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 10 - 2 静电场中的电介质 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 10 - 2 静电场中的电介质 第十章 静电场中的导体与电介质 物理学教程 （第二版） 10 – 3 电位移 有电介质时的高斯定理 2. 静电平衡条件： 导体内部 外表面 表面 导体是等势体 导体表面是等势面 3.静电平衡时导体上电荷的分布： 孤立导体表面上各处 （1）体内无空腔时, 电荷只分布在导体外表面上。 导体外表面上各处 （2）体内有空腔时 1. 静电平衡状态：导体内部和表面都没有电荷的定向运动 [上讲主要内容回顾 ] （1）导体内场强处处为0 （2）腔内场强处处为0 （1）导体内场强处处为0 腔中有电荷q （2）腔内场强不为0 （3）空腔内表面感应-q电荷，它与q在导体外部空间合场强为0 （5）空腔不是等势区 （4）导体外表面的电荷分布与无空腔实心导体相同 腔中无电荷q （3）空腔内表面上无电荷 （5）导体壳连空腔为等势区 （4）导体外表面的电荷分布与无空腔实心导体相同 4. 静电屏蔽 定义：在静电场中，因导体的存在使某些特定的区域不受电场影响的现象称之为静电屏蔽. 1、用空腔导体屏蔽外电场 2、接地空腔导体屏蔽腔内电场 5-2 静电场中的电介质 [ 本节主要内容 ] 1、电介质的极化 [ 重点 ] * 电介质的极化 2、极化强度 3、有介质时的高斯定理 * 有介质时的高斯定理 电介质(绝缘体) 定义：电阻率很大，导电能力很差的物质，即绝缘体。 当物体某部分带电以后，电荷只停留在该部分，而不能显著地向其它部分分布。 特点： 电介质中的电子受所属原子的原子核很强的束缚，即使在外电场作用下也只能沿电场方向相对于原子核作一微观位移，无自由电荷的宏观运动。 每个分子整体呈中性，正负电荷分布在分子占据的整个空间，但我们可以给出一个等效的正电荷中心和负电荷中心。 （常温下电阻率大于107 Ω·m） 分子中的正负电荷束缚很紧，介质内部几乎没有自由电荷。 + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - 两板间为真空 两板间充满均匀的电介质时 相对电容率 电容率 一 电介质对电场的影响 相对电容率 二 电介质的极化 1. 电介质的微观电结构 电介质结构特点: 电介质：电阻率很大, 导电能力很差的物质, 即绝缘体. 分子中的正负电荷束缚的很紧, 介质内部几乎没有自由电荷. 绝缘体: 不能导电的物体. 导体: 导电的原因是自由电子. 半导体: 导电原因是体内的空穴和电子对. 两大类电介质分子结构： 在无外场时，分子的正、负电荷中心重合，不存在固有分子电偶极矩 （1）无极分子： = CH4 C-- H+ H+ H+ H+ CH4 = ± +