静电场中的电介质

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1、电介质是一种电阻率很大（),导电能力较差的物质。它的分子中正负电荷结合得比较紧密，几乎没有自由电荷。在电场作用下，电介质中的电荷只能在分子范围内移动。电介质的极化一、电介质1、定义+++++++-------+++++++-------2、电介质对电场的影响为什么电解质会使电容器的电容增大呢？3、电介质分子的电偶极矩模型（1）电解质分子的类型①无极分子电介质：正负电荷中心重合分子中负电荷对称地分布在正电荷周围。②有极分子电介质分子的正负电荷的中心不重合。（2）分子的电偶极子模型分子—电偶极子(模型)

2、+-4、电介质被极化的微观机理无外电场时:加上外电场后:正负电中心产生相对位移每个分子=0(称感应电矩)0V内,=0V内0（1）无极分子的位移极化+++++++极化电荷极化电荷无极分子的位移极化！++++++++++++++++++++整个电介质中含有无数个电偶极矩。在无外电场时，由于分子的热运动，取向杂乱无章，（2）有极分子的取向极化加上外场时，在外电场中有极分子的固有电矩要受到一个力矩作用，电矩方向趋于外电场方向。但由于热运动的存在，不会完全一致。转向外电场+++++++两端面出现极

3、化电荷层有极分子的取向极化！+++++++①外电场越强，极化电荷越多；②电介质不均匀，则不仅在电介质表面会出现极化电荷，在电介质内部也会出现极化电荷；③对均匀电介质，在其内部任一小区域内，正负电荷数量仍然相等，因而仍然表现出电中性。电介质被极化的宏观效果二、电极化强度和极化电荷1、电极化强度(矢量)单位体积内分子电偶极矩的矢量和物理意义：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或无序程度。在各向同性的电介质中，称为电介质的电极化率，它取决于电介质的性质。2、极化电荷和自由电荷极化电

4、荷自由电荷由于电介质被极化而出现在其表面上或者体内的宏观电荷在外电场作用下可以自由运动的宏观电荷可作微小移动，但不能转移可以转移到其他物体可以吸附导体中的自由电荷，但不能被中和，只能削弱介质内的外场可以被中和，可以完全抵消外场共同点：以相同的规律在空间激发电场3、电极化强度与极化电荷密度之间的关系++++++------+++++++++++-----------表面极化电荷面密度在各向同性的电介质中，取一圆柱形体积元4、极化电荷面密度与自由电荷面密度的关系在平行板电容器内充满某种介电常数为的电介质

5、（3）引入电介质后电量降为原来的这是平行板间场强下降的原因讨论：（1）电介质相对电容率，它是相对于真空电容的增长比率。称为电介质的介电常数（2）极化电荷面密度总是小于自由电荷面密度，故电介质内场强总是不为零。（与导体不同）是否说明E与极化电荷无关？有关。空间各点的场强应该是自由电荷和极化电荷共同激发，极化电荷的影响已经通过表现出来。当静电场中有电介质时，则电介质在外电场作用下产生极化电荷Q'则空间场强应为Q和Q'共同激发。三、电位移矢量有电介质时的高斯定理作如图封闭圆筒形高斯面：两底面平行于极板，其

6、中一个端面在电介质内，面积为S。由高斯定理：定义：电位移矢量（适用于各向同性电介质）电介质中的高斯定理讨论：此式为有电介质时自由电荷与场强的关系。虽然没有显含极化电荷，但极化电荷的影响已经通过表现出来。r(1)②电位移矢量没有明显的物理意义，是辅助矢量,回避了求极化电荷的问题(2)电位移矢量①仅在均匀各向同性电介质中成立③由极化电荷和自由电荷共同决定，但的通量仅由自由电荷决定。例1、如图金属球半径为R1、带电量+Q；均匀、各向同性介质层外半径R2、相对介电常数r；R2R1rQ求：分布CBA大小

7、0r解：由对称性分析确定沿矢径方向R2R1rQCBA例2.已知:导体板介质求:各介质内的解:设两介质中的分别为由高斯定理由得1.与关系为：3.均匀电介质：4.电介质中的高斯定理2.有电介质时：小结：电容电容器一、电容：使上述容器的水面都增加一个单位的高度，需要灌入的水量是不同的，主要取决于容器的截面积。①孤立导体：附近没有其他导体和带电体孤立导体球，R，Q,当它处于静电平衡时，等势体1、孤立导体的电容单位：法拉（F）、微法拉（F）、皮法拉（pF）物理意义：使导体升高单位电势所需的电量②孤立导体的

8、电容孤立导体球的电容C=40R问：两个半径相同的金属球，其中一个是实心的，另一个是空心的，C是否相同？电容器的两极板常带等量异号电荷。二、电容器及其电容1、电容器：导体组合,使之不受周围导体的影响，通常由两相互绝缘的导体组成。2、几种常见电容器及其符号：Q:其中一个极板电量绝对值U1-U2:两板电势差3、电容器的电容：在电压相同的条件下，电容C越大的电容器，所储存的电量越多。说明电容是反映电容器储存电荷本领大小的物理量。电容器的电容决定于电容器本身的结构，即两导体