静电场中地电介质-sx204.ppt

金属板上总电量不变， 这时板间的电场强度： 当电介质均匀充满场空间： 有介质时的场强和真空中的场强有简单的关系。 电介质内的电极化强度： 解：由高斯定理，可得内外层介质中的场强分布.设电荷线密度为? . 例3 两个共轴的导体圆筒,内筒半径为R1,外筒内半径为R2 (R22R1) ,圆筒内壁充入同轴圆筒形电介质,分界面半径为r0,,内层介质电容率为?1 ,外层介质电容率为?2= ?1 /2,两层介质的击穿场强均为EM .当电压升高时,哪层介质先击穿?此时电压是多少？ R1 R2 r0 ?1 ?2 横截面图 击穿时 由其中r02R1 ,知∴E2mE1m,当电压升高时，外层介质先被击穿 每层介质中r 最小处场强最大, 此时 这时两导体圆筒间电势差为： 注意到: 击穿时两导体圆筒间电势差为： 作业：9.20 9.22 9.23 9.24 9.25 每个分子对应一个电偶极子,并且电偶极矩的方向都沿着电场的方向。 所以，沿电场方向，相邻两电偶极子的正、负电荷靠的很近，对于均匀各向同性电介质，结果使电介质内部仍然是电中性的。 由于无极分子电介质的极化起源于分子正负电荷中心发生相对位移－－－唯一极化 这些电荷既不能离开电介质又不能自由移动，称作“束缚电荷”，或“极化电荷” 上面从分子的电结构出发，说明了无极分子和有极分子两类电介质的极化过程， 这两类电介质极化的微观过程显然不同，但它们宏观的效果却是相同的，都是在电介质两个相对表面上出现了异号的极化电荷,在电介质内有沿电场方向的等效电偶极矩 因此，下面从宏观上描述电介质的极化现象时， 就不分为两类电介质来讨论了。 2 (之前)均匀电介质极化时，其表面有极化电荷出现，极化程度愈高，极化电荷愈多，所以极化电荷面密度反映电介质极化程度。 由于分子的无规则热运动和分子间相互碰撞， 每个电偶极矩排列的取向不可能与电场方向一致， 只是有较多的分子的电偶极矩不同程度地接近于 外电场的方向，外电场越强，取向一致的程度越高。 在外电场作用下：这样在电介质内，大量的电偶极矩排列的方向将趋向于与电场方向一致的方向排列 绝大多数电子只能在原子范围内活动 当电介质处在电场中，原子中的电子，分子中的离子，晶体点阵上的带电粒子，在电场作用下只能在原子大小的范围内移动，并且要达到平衡状态。 一般地把构成电介质的最小单元统称为分子，根据分子电结构特点电介质分子分为 每个分子从带电荷的角度来说总可以分成两部分： 由于正电荷或负电荷中心靠的很近，这样的电荷系统称作电偶极子，设有极分子正电荷中心和负电荷中心之间的距离为l， 分子中全部正电荷或负电荷的电量为q，则等效的电偶极子的电偶极矩为p=…. 无论是无极分子电介质，还是有机分子电介质对外都不显电性,无极分子电介质不必说 有极分子电介质由大量有机分子组成，这些分子做无规则热运动,使得有极分子的电偶极矩的取向是杂乱无章的，这样宏观上物质仍就不显电性 当电介质处于外电场时，会发生什么呢？ （２之前）实验发现：外电场越强，每个分子的正负电荷中心之间相对位移越大，电介质表面上出现的极化电荷就越多。分子的电偶极矩越强 在电介质内任取一宏观足够小、微观足够大的体积元dit(v) 当存在外电场时，由于电介质的极化，sigma(pi)将不等于零，外电场愈强，被极化的程度愈大， sigma(pi)的值也愈大 因此可以定义一个物理量来描述电介质的极化程度 刚才说过，电介质极化过程要在介质表面产生极化电荷，极化电荷也要在空间激发电场， 把激发外电场的电荷称作自由电荷，并用E0 表示自由电荷激发的电场的场强 那么，空间任一点的合场强E应是上述两类场强的矢量和 ( 公式后)由于在电介质中，自由电荷的电场与极化电荷的电场的方向总是相反的，所以在电介质中的合场强和外场强相比就削弱了。 匀介质极化，表面出现束缚电荷，内部的场由自由电荷和束缚电荷共同产生 （联立后）均匀各向同性电介质充满两个等势面之间 一般问题中，只给出自由电荷的分布和电介质的分布，束缚电荷的分布是未知的。由于束缚电荷的电场由E决定，而E又通过上式由束缚电荷的分布决定，问题相当复杂。 但通过引入适当的物理量来简明地表示出来。 这里注意是圆柱体的电场 * 一.电介质的极化 三. 有电介质时的Gauss定理和环路定理 二.电极化强度 主要内容： 9-5 静电场中的电介质 四.电容，电容器的能量，静电场的能量 五.压电效应 铁电体 驻极体 9.5.1 电介质对电场的影响 +Q –Q +Q –Q 静电计测电压 插入电介质前后两极板间的电压分别用U0、U表示， 它们的关系： ?r 1,是电介质的特征常数称为电介质相对介电常数 ? 一.电介质 + 电介质 凡处在电场中能与电场发生作用的物质－电