《电介质的极化》课件.ppt.pptx

§7-3电介质的极化

一、电介质

1电介质的特征

电介质内没有可以自由移动的电荷。在外电

场作用下，电介质中的电荷只能在分子范围内微观移动。

2电介质的分子模型

把电介质的分子等效为一个电偶极子

太原理工大学物理系李孟春编写

Py=qi

分子电矩

十

二、电介质的极化

1无极电介质的极化

(1)无极分子

正常情况下电荷分布对称，正负电中心重合，无

固有电矩。人人文库

如He、H₂、N₂、O₂、CO₂等。印

(2)无外电场时

每个分子P分=0

M

C

水

O

下载高清无

RENRENDOC.

Zp=0

太原理工大学物理系李孟春编写

在△V内

(3)有外电场时

正负电中心产生相对位移，p分,子≠0

在介质内取△VZp,分子≠0

且外电场越强Zp分子就越大，这种极化称位

移极化.

太原理工大学物理系李孟春编写

2有极电介质的极化

(1)有极分子

正常情况下，内部电荷分布不对称，正负电中

心已错开，有固有电矩

如HCl、H₂O、CO等。

(2)无外电场时

每个分子Pγ≠0

由于热运动，各个分子电矩取向混乱

小体积△VZp=0

太原理工大学物理系李孟春编写

(3)有外电场时

各个分子的电矩与电场方向基本一致

且外电场越强Zp分子就越大，这种极化称取

向极化.

在介质内取△V≠0

太原理工大学物理系李孟春编写

有外电场

无外电场

0

三、极化强度矢量P

1.电极化强度

描述电介质在外电场作用下被极化的强弱程

度的物理量。

定义：单位体积内分子电矩的矢量和.

且电场越强，P越大.

太原理工大学物理系李孟春编写

无论是无极分子还是有极分子的电介质都有

无外电场时，P=0,有外电场时，

人人文库

RENRENDOC.COM下载高清无水印

P≠0

2.电极化强度和场强的关系

由实验得出，对各向同性电介质

P=x,ε,E=(ε,-1)e,E

x₆:电极化率(xe≥0),无量纲的纯数，决定于

电介质性质。

电介质上所有电荷在该点产生的电场)。

太原理工大学物理系李孟春编写

E是电介质中某点的场强(包括该点的外电场以及

E,为介质的相对电容率

四、极化电荷

电介质极化后，在电介质体内及表面上可

以出现极化电荷(又称束缚电荷)。

1.体束缚电荷

以无极分子位移极化为例

在介质内取一面元ds,

在电场作用下，dV体积内所有分子的正电荷中

心将越过dS面(设负电荷不动)。

dV=ds·lcosθ

太原理工大学物理系李孟春编写

n

Z

dS

穿出ds面的电荷

dq=nq·dV=nqds.1cosθ

设单位体积内分子数密度为n,有n个电偶极子，

每个电偶极子的电极矩大小相等，方向相同

极化强度矢量

越过dS面元的总电荷

dg=Pdscosθ=P·ds

太原理工大学物理系李孟春编写

q=-fP-dS

S

对均匀电介质，若电介质体内无自由电荷，则不

管电场是否均匀，电介质体内都无束缚电荷。

太原理工大学物理系李孟春编写

留在封闭面内的电荷为

留在封闭面内的电荷为

在电介质体内取任一封闭曲面S,则净穿出整个

封闭面的电荷为

2.极化面电荷密度

若前述dS面元刚好在电介

质表面上，电介质表面dS面积上的束缚电荷

dg’=σds=P.ds

介质的极化面电荷密度

σ=Pcosθ=P.n

n为介质表面的外法线方向

方向：由电介质内指向介质外

太原理工大学物理系李孟春编写