靜電場與電介質(zhì)的相互作用

靜電場與電介質(zhì)的相互作用第一頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五§9－5靜電場與電介質(zhì)的相互作用一、電介質(zhì)及其分類二、電介質(zhì)的極化三、電介質(zhì)對電場的影響四、電位移矢量與介質(zhì)中的高斯定理例題分析第二頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五一、電介質(zhì)及其分類1、電介質(zhì)

電介質(zhì)是指導(dǎo)電能很差、電阻率很大，或者說電介質(zhì)是絕緣的、不導(dǎo)電的物質(zhì)。2、電介質(zhì)的分類：（按照構(gòu)成電介質(zhì)的分子的電結(jié)構(gòu)分類）CH+H+H+H+正負(fù)電荷中心重合甲烷分子+正電荷中心負(fù)電荷中心H++HO水分子無極分子有極分子第三頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五⑴無極分子電介質(zhì)無極分子構(gòu)成的電介質(zhì)無外電場時的特點：⑵有極分子電介質(zhì)有極分子構(gòu)成的電介質(zhì)無外電場時的特點：二、電介質(zhì)的極化1、電介質(zhì)的極化在靜電場中，電介質(zhì)內(nèi)部的電荷分布會發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為電介質(zhì)的極化體內(nèi)ρ=0，表面σ=0，每一個分子，整體體內(nèi)ρ=0，表面σ=0，每一個分子，整體⑴無極分子的位移極化無極分子受電場力的作用，正負(fù)電荷中心被拉開，在電介質(zhì)內(nèi)部形成一個個有序排列的電偶極子，稱為位移極化。⑵有極分子的轉(zhuǎn)向極化有極分子形成的電偶極子受電場力的作用發(fā)生轉(zhuǎn)向，在電介質(zhì)內(nèi)部形成較為有序排列的電偶極子，稱為轉(zhuǎn)向極化。第四頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五無極分子的位移極化無外電場時加上外電場后+++++++極化電荷極化電荷第五頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五有極分子的轉(zhuǎn)向極化+++++++++++++++++++++++++++無外電場時電矩取向不同兩端面出現(xiàn)極化電荷層加上外場極化電荷層極化電荷層第六頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五2、極化強度與極化規(guī)律無論是無極分子電介質(zhì)還是有極分子電介質(zhì)，極化之后，其體內(nèi)ρ=0（各向同性的均勻電介質(zhì)）,每一個分子pi≠0,整體，其宏觀表現(xiàn)都一樣

σ?≠0

極化電荷面密度⑴極化強度

描述了電介質(zhì)極化強弱，反映了電介質(zhì)內(nèi)分子電偶極矩排列的有序程度。⑵極化規(guī)律如何評價有序程度？？各向同性電介質(zhì)第七頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五⑶極化強度與極化電荷的關(guān)系均勻介質(zhì)極化時，其表面上某點的極化電荷面密度，等于該處電極化強度在外法線上的分量。極化電荷在電場中，穿過任意閉合曲面的極化強度通量等于該閉合曲面內(nèi)極化電荷總量的負(fù)值。表面極化電荷第八頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五三、電介質(zhì)對電場的影響應(yīng)針對具體問題才能得出具體結(jié)果例：求無限大均勻帶電的正負(fù)極板間各向同性均勻電介質(zhì)內(nèi)部的場強電介質(zhì)中的電場

E＝E0

＋

E

?

E0→電介質(zhì)→極化→σ?→E

?→E0

＋

E

?

＝E→空間的場強分布發(fā)生改變第九頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五第十頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五

四、電位移矢量與介質(zhì)中的高斯定理1、電位移矢量2、介質(zhì)中的高斯定理3、各向同性均勻電介質(zhì)中場強與電位移的關(guān)系電位移矢量真空中介質(zhì)中通過任意閉合曲面的電位移通量，等于該閉合曲面所包圍的自由電荷的代數(shù)和。介質(zhì)的介電常數(shù)或電容率第十一頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五線線電位移線大小:方向:電場方向第十二頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五例設(shè)一帶電量為q0的點電荷周圍充滿介電常數(shù)為ε的均勻介質(zhì)，求場強分布．根據(jù)介質(zhì)中的高斯定理解例題分析第十三頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五例如圖所示，求：⑴介質(zhì)層內(nèi)外的場強分布⑵介質(zhì)層內(nèi)外的電勢分布⑶金屬球的電勢解：⑴取半徑為r

的高斯面S，用介質(zhì)中的高斯定理求場強分布導(dǎo)體電介質(zhì)第十四頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五⑵根據(jù)電勢的定義求電勢分布⑶金屬球上各點電勢相同，金屬球為一等勢體第十五頁，共十七頁，編輯于2023年，星期五例：如圖所示，已知兩平板電極A、B之間充滿厚度分別為d1、d2的均勻電介質(zhì)εr1、εr2，求兩極板之間的電勢差。解：1、利用介質(zhì)中的高斯定理求D