靜電場中的電介質 (2)課件

第五章（DielectricInElectrostaticField）靜電場中的電介質帶靜電的梳子吸引水柱1△§5.1電介質對電場的影響§5.2電介質的極化§5.3有介質時靜電場的規律△§5.4電容器及其電容△§5.5電容器的能量、有介質時的電場能量*△§5.6鐵電體

、壓電效應前言本章目錄2它們又對立、又依存；但又常常并用。前言電介質就是電的絕緣體。在概念上電介質與導體構成一對矛盾體。在實際應用中，它們的作用正相反，正如導體一樣，研究電介質對電場的影響，也是電學中的一個十分重要的問題。3§5.2電介質的極化介質在電場中出現附加電荷稱極化（polarization）一.電介質分子可分為有極和無極兩類1.有極分子（polarmolecule）：

分子電荷的正、負“重心”分開，極矩，如:水，HCl，NH3…2.無極分子（nonpolarmolecule）：極矩。分子電荷的正、負“重心”重合，無固有電偶具有固有電偶。如：He，Ne，CH4…5二.極化機制1.位移極化（displacementpolarization）對無極分子2.取向極化（orientationpolarization）對有極分子PPθEE6對取向極化的說明：由于熱運動，不是都平行于；有極分子也有位移極化，倒是主要的了。三.極化強度（electricpolarization）定義極化強度矢量：這里V0是指宏觀上夠小，但微觀上夠大。要是取向極化，但在高頻場中，位移極化反不過在靜電場中主7等效設單位體積分子數為n，則電介質P++++σ′電介質ds′P++++σnθdq小柱體l不被抵消電介質PE有抵消作用92.極化體電荷：稱為的“散度”（divergence）。在直角坐標中Δq內VS電介質10[例]已知：介質球均勻極化，極化強度為求：、。解：×PPσ′θ11電介質q0q§5.3有介質時靜電場的規律一.的高斯定理q內q0內′S又仍成立，在有介質時，因為與電荷有關，所以需要修改。而高斯定理13令稱為電位移（electricdisplacement）—的高斯定理對各向同性介質稱介質的介電常數（電容率）（permittivity）于是有或稱為電感（應）強度14電介質r=const.證：q內VS證明各向同性均勻介質內0=0處必有=0。例115下面求極化電荷q的分布

：介質內部：介質內表面：rR1·q0OR217介質外表面：E0R1R2r思考為什么曲線不連續？18二.靜電場的界面關系

1.界面的法向：（高）2.界面的切向：（環）121219§5.4電容器及其電容

(capacitorandcapacity)本節全部自學。下面提出幾個可供深入思考1.什么是分布電容（雜散電容、寄生電容）？它在實際問題中有何影響？如何減少影響？2.當電容器兩極板帶電量不是等量異號時，3.舉出電容器的應用二、三例，說明應用原理。如何由定義C=Q/U來計算電容量？(Q取何值？)和調研的問題：（可將其作為讀書報告的內容）21是否等于平板電容器的電容量？ab電容器與金屬盒之間是絕緣的。問：5.如圖示的平板電容器，被一金屬盒子包圍，要求說明理由。從a、b端看進去，該系統的電容量4.什么是電容器的邊緣效應？22一.電容器的能量UQ-Q+

-+-總電能

演示電容器儲能點亮閃光燈(KD020)§5.5電容器的能量、有介質時的電場能量U=+--—極間電壓23（包括各向異性的線性極化介質）在空間任意體積V內的電場能：對各向同性介質：可以證明，對所有線性極化介質都成立。在真空中：（同第三章結果）25*△§5.6