[理学]第三章静电场中的电介质10-10.ppt

例题1（p.112 / [例]） 均匀无限介质中的带电金属球。 已知：? , R, q0 求：W 解：Gauss （ 球外， r R ） （ 球内， r R， E = 0 , w = 0 ） 讨 论 (1) 也可按上一章 连续带电体的静电能公式 做 球面电势： (2) 能量不在球面（导体表面）上，而在球外电场中 (3) 即使球外真空，也一样，只是 ? ? ?0 例题2（p.175 / 3 - 7 - 1）（1） 平板电容器（ S, d, 空气 ?r=1）充电到 U 断开电源，一半浸入绝缘液体 ?r 中 。求：(1) C；(2) ?0 分布；(3) E1 , E2；(4) ?W 。 d U’ ?r S/2 S/2 d U (2) 两种介质： D1 ? D2 , ?01 ? ?02 , 但 E1 = E2 D1 = ?01 , D2 = ?02 D1 = ?0E1 , D2 = ?0?rE2 ? ?02 = ?r?01 解：(1) 并联 C = C1 + C2 例题2（p.175 / 3 - 7 - 1）（2） ?02 = ?r?01 Q = C0U = ?0SU/d Q = (?01+ ?02 ) S /2 (3) (4) 作业 p.118 / 3 -7 - 1, 2 当电场不均匀时，总电能We是电能密度ω e的体积分： 在真空中上式化为： 小 结 静电场中的电介质 1.电介质极化 外电场作用时，电介质将产生正负电荷 2.电介质分类 ①无极分子：外场不存在，正负中心重合 ②有极分子：外场不存在，正负中心不重合，且∑q =0 3.极化方式 ① 位移极化 ② 取向极化 4.极化宏观效果 ① ②在介质某些地方有极化电荷 ③ 在介质内部产生退极化场 E = E0 + E′ 5.极化规律 对均匀介质 P=χeε0E 6.介质中的高斯定理 对均匀介质 D=（1+χe）ε0E= εε0E 7.比较P、E 、D D =ε0E + P 四.电场能量 1.能量密度 2.静电能 第三章 静电场中的电介质 §3.1 概 述 内容：1.电介质的极化；2.极化机制； 3.极化强度矢量P；4.电介质的极化规律 极化率 5.电位移矢量、有介质时的高斯定理 电介质就是绝缘介质，它们是不导电的。 电介质特点：其中的电子和原子核紧密地联系在一起，电子被束缚在分子范围内不能作宏观移动，这种不能脱离分子的电荷通常称为束缚电荷。 在第二章讨论了静电场中导体的性质，知道导体与电场相互作用有如下特点：电场可以改变导体上的电荷分布，产生感应电荷；反过来，导体上电荷分布的变化又会影响电场。与此相似，置于电场中的电介质也会发生某些变化，并反过来影响电场。 电介质在静电场作用下发生的变化称为极化。 电介质 ? 中性分子 ? 正负离子 ? 两个点电荷 +q -q l 电偶极子 —— 两个点电荷 等值异号： ? q 靠得很近： l 定义：电偶极矩： p = ql 方向： -q 指向 +q 一、重心模型 电中性分子在远处激发的电场近似等于其全部正、负电荷分别集中在各自“重心”时激发的电场 §3.2 重心模型 偶极子 E 二. 偶极子在外场中受的力矩 均匀电场中 合力： ? F = 0 力偶矩： M= Fl sin?= qEl sin?? 矢量式：M = P X E 能量： W = q+U++ q-U- +q -q l F- F+ ? Lsin? 非均匀电场中 ? F ? 0 （ 但一般 l 很小，E 近似均匀 ） 三. 偶极子激发的静电场 延长线上 中垂线上 +q -q P E 0 r P E 其他地方 E 与 p 成正比 与 r3 成反比 与 ? 有关 偶极子延长线上的电场 E = E+ + E- E = E+ - E- +q -q P E 0 r 偶极子中垂线上的电场 E+ = E- E = 2E+ cos? +q -q P 0 r E E- E+ ? §3.3 电介质的极化 一.电介质分类及其两种极化方式 位移极化