有介質(zhì)時(shí)的高斯定理6課件

*8.3靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)（選學(xué)）一、電介質(zhì)的極化polarization我們只討論：靜電場(chǎng)與各向同性電介質(zhì)的相互作用。電介質(zhì)中的電子受其原子核的束縛很強(qiáng)，即使在外電場(chǎng)作用下也只能沿電場(chǎng)方向相對(duì)于原子核作一微小位移，所以在電介質(zhì)內(nèi)部沒有可以移動(dòng)的電荷。

電介質(zhì)是指不導(dǎo)電的物質(zhì)，即絕緣介質(zhì)。1

將電介質(zhì)放入靜電場(chǎng)中，在介質(zhì)表面會(huì)出現(xiàn)正、負(fù)電荷，這種現(xiàn)象叫做電介質(zhì)的極化，在其表面上出現(xiàn)的電荷叫做“極化電荷”。在電介質(zhì)上出現(xiàn)的極化電荷是正負(fù)電荷在分子范圍內(nèi)微觀移動(dòng)的結(jié)果，所以極化電荷也叫“束縛電荷”。1.極化現(xiàn)象電介質(zhì)內(nèi)部的總場(chǎng)強(qiáng)：

極化電荷所產(chǎn)生的附加電場(chǎng)不足以將介質(zhì)中的外電場(chǎng)完全抵消，它只能削弱外電場(chǎng)。介質(zhì)內(nèi)部的總場(chǎng)強(qiáng)不為零！22、電介質(zhì)的分類無外場(chǎng)作用條件下，根據(jù)分子中正、負(fù)電荷中心位置的不同，可將電介質(zhì)分成兩類：(polarmolecules)(non-polarmolecules)3無極分子的位移極化有極分子的取向極化3、極化機(jī)理(orientationpolarization)（displacement~）5E無外電場(chǎng)時(shí)，無極分子介質(zhì)宏觀上不呈電性介質(zhì)中各無極分子的正、負(fù)電荷中心發(fā)生相對(duì)位移，導(dǎo)致介質(zhì)與外場(chǎng)垂直的兩端面出現(xiàn)正、負(fù)束縛電荷，稱為電介質(zhì)的位移極化。位移極化E使得無極分子介質(zhì)宏觀上不呈電性介質(zhì)中各有極分子受轉(zhuǎn)動(dòng)力矩作用，其電矩端面出現(xiàn)正、負(fù)束縛電荷，稱為電介質(zhì)的轉(zhuǎn)向極化。無外電場(chǎng)時(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)趨向方向，導(dǎo)致介質(zhì)與外場(chǎng)垂直的兩E取向極化位移極化Mp有極分子的取向極化無極分子的位移極化6無論位移極化或取向極化，其宏觀效果是相同的，都導(dǎo)致電介質(zhì)的兩端面上出現(xiàn)了異號(hào)的極化電荷。而且外電場(chǎng)越強(qiáng)，出現(xiàn)的極化電荷越多。因此，從宏觀上描述電介質(zhì)的極化現(xiàn)象時(shí)，就不把這兩類電介質(zhì)分開討論。7++++++------+++++++++++-----------2電極化強(qiáng)度表面極化電荷面密度:電極化強(qiáng)度:分子偶極矩的單位：9++++++------+++++++++++-----------3電介質(zhì)中的電場(chǎng)強(qiáng)度極化電荷與自由電荷的關(guān)系10+++++++

-------電介質(zhì)對(duì)電容的影響相對(duì)電容率相對(duì)電容率電容率+++++++

-------11在靜電場(chǎng)中，通過任意一個(gè)閉合曲面的電位移矢量通量等于該面所包圍的自由電荷的代數(shù)和，這就是有介質(zhì)時(shí)的高斯定理。有介質(zhì)時(shí)的高斯定理電位移矢量13關(guān)于電位移矢量的說明：1）電位移矢量是輔助量，電場(chǎng)強(qiáng)度才是基本量；2）描述電場(chǎng)性質(zhì)的物理量是電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)；3）在電介質(zhì)中，環(huán)路定理仍然成立，靜電場(chǎng)是保守場(chǎng)。二、電位移矢量和電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系該式是普遍適用的。14極化電荷面密度電位移矢量（任何介質(zhì)）（均勻介質(zhì)）有介質(zhì)時(shí)的高斯定理電容率（均勻介質(zhì)）有介質(zhì)時(shí)先求

注意15+++++-----+++++++++---------+++++-----17

例題常用的圓柱形電容器，是由半徑為的長直圓柱導(dǎo)體和同軸的半徑為的薄導(dǎo)體圓筒組成，并在直導(dǎo)體與導(dǎo)體圓筒之間充以相對(duì)電容率為的電介質(zhì).設(shè)直導(dǎo)體和圓筒單位長度上的電荷分別為和.求（1）電介質(zhì)中的電場(chǎng)強(qiáng)度、電位移；（2）此圓柱形電容器的電容．18解（1）19例題將電荷q放置于半徑為R相對(duì)電容率為r的介質(zhì)球中心，求：I區(qū)、II區(qū)的D、E、

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