静电场与电介质的相互作用1.ppt

* * 上节回顾 静电场与导体的相互作用 一、静电感应 1、静电感应现象 2、引起静电感应现象的原因: 3、静电感应的结果 二、静电平衡条件 (四、感应电荷对场强的影响) 1、导体内部的场强处处为零E＝0 （电势表述：导体是一个等势体U＝C） 2、导体表面附近的场强 与导体表面处处正交E∥n, （导体表面是等势面U＝C ） 三、导体上的电荷分布 1、电荷只分布在（内外）表面 2、导体表面的电荷分布 五、静电的应用 六、有导体存在时场强和电势计算的方法 §9－5 静电场与电介质的相互作用 一、电介质及其分类 二、电介质的极化 三、电介质对电场的影响 四、电位移矢量与介质中的高斯定理 例题分析 一、电介质及其分类 1、电介质 电介质是指导电能很差、电阻率很大，或者说 电介质是绝缘的、不导电的物质。 2、电介质的分类：（按照构成电介质的分子的电结构分类） C H + H + H + H + 正负电荷 中心重合 甲烷分子 + 正电荷中心 负电荷 中心 H + + H O 水分子 无极分子 有极分子 ⑴无极分子电介质 无极分子构成的电介质 无外电场时的特点： ⑵有极分子电介质 有极分子构成的电介质 无外电场时的特点： 二、电介质的极化 1、电介质的极化 在静电场中，电介质内部的电荷分布会发生改变的现象称为电介质的极化 体内ρ=0，表面σ=0，每一个分子 ，整体 体内ρ=0，表面σ=0，每一个分子 ，整体 ⑴无极分子的位移极化 无极分子受电场力的作用，正负电荷中心被拉开，在电介质内部形成一个个有序排列的电偶极子，称为位移极化。 ⑵有极分子的转向极化 有极分子形成的电偶极子受电场力的作用发生转向，在电介质内部形成较为有序排列的电偶极子，称为转向极化。 无极分子的位移极化 无外电场时 加上外电场后 + + + + + + + 极化电荷 极化电荷 有极分子的转向极化 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 无外电场时 电矩取向不同 两端面出现 极化电荷层 加上外场 极化电荷层 极化电荷层 2、极化强度与极化规律 无论是无极分子电介质还是有极分子电介质，极化之后，其体内ρ=0（各向同性的均匀电介质）, 每一个分子pi≠0 ,整体 ，其宏观表现都一样 σ?≠0 极化电荷面密度 ⑴极化强度 描述了电介质极化强弱，反映了电介质内分子电偶极矩排列的有序程度。 ⑵极化规律 如何评价有序程度？？ 各向同性电介质 ⑶极化强度与极化电荷的关系 均匀介质极化时，其表面上某点的极化电荷面密度，等于该处电极化强度在外法线上的分量。 极化电荷 在电场中，穿过任意闭合曲面的极化强度通量等于该闭合曲面内极化电荷总量的负值。 表面极化电荷 三、电介质对电场的影响 应针对具体问题才能得出具体结果 例：求无限大均匀带电的正负极板间各向同性均匀电介质内部的场强 电介质中的电场 E ＝E0 ＋ E ? E0 → 电介质 → 极化 →σ?→E ?→ E0 ＋ E ? ＝E → 空间的场强分布发生改变 四、电位移矢量与介质中的高斯定理 1、电位移矢量 2、介质中的高斯定理 3、各向同性均匀电介质中场强与电位移的关系 电位移矢量 真空中 介质中 通过任意闭合曲面的电位移通量，等于该 闭合曲面所包围的自由电荷的代数和。 介质的介电常数或电容率 线 线 电位移线 大小: 方向: 电场方向