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文档简介

1、大学物理电磁学静电场对电介质的作用,1,笫五节:静电场对电介质的作用,一:电介质的极化,电介质:指在通常条件下导电性能极差的物质,极性分子:每一个分子可视为一个等效的电偶极子,且具 有固定的电偶极矩,非极性分子:分子中的正、负电荷均匀今布,正负电荷 的等效中心重合,不存在等效的电偶极矩,1)电介质在外电场中的变化,a)极性分子电介质中：电偶极子排列 整齐,b)非极性分子电介质中：有感应电 偶极矩,电介质的极化：电介质在外电场的作 用下，在其表面出现极化电荷的现象,大学物理电磁学静电场对电介质的作用,2,4:电极化强度:单位体积內分子电偶极矩的矢量和,单位,5:电极化强度与电场强度的关系,物理意

2、义:对于各种同向的电介质,其中每一点的电极化 强度与该点的电场强度成比,且方向相同,大学物理电磁学静电场对电介质的作用,3,6:电极化强度与极化电荷之间的关系,由图可知斜柱体的体积为,物理意义:电介质极化时,在某一方向的截面上出现的极化电 荷面密度在数值上等于极化强度沿该截面外法线方向的分量,注:极化电荷的正负由 决定,大学物理电磁学静电场对电介质的作用,4,二:电介质中的高斯定理,电介质中的总电场强度为,由自由电荷所产生,由极化电荷所产生,则电介质中的高斯定理应为,1:电介质中高斯定理的推导,a)消除极化电荷,大学物理电磁学静电场对电介质的作用,5,将其代入电介质中的高斯定理可得,电介质中的

3、高斯定理,注:(1)D叫做电位移,它只是为了避开确定电介质中极 化电荷的困难而引入的,描述电场性质的物理量仍是 电场强度,大学物理电磁学静电场对电介质的作用,6,3)电介质中的高斯定理的应田与真空中的高斯定理 的应用方法相同,例4.7:一半径为R的导体球,带电量q,其周围充满了无限 大的均匀电介质，电介质的介电常数为,求电介质中,任一点的场强,大学物理电磁学静电场对电介质的作用,7,取如图所示的高斯定理，由电介质 中的高斯定理可得,由这个结果可知，在相同的自由电荷分布下，电介质中 的场强与真空中的场强关系为,这是由于极化电荷造成的附加电场削弱了原来的外 电场的缘故,大学物理电磁学静电场对电介质

4、的作用,8,三：电容器 细胞电容,电容器的电容的定义：描述电容器储存电量的能力,注,2）上式仅为电容的定义式，C的大小由电容器本身决定,2：真空中的平行板电容,由于板间可看成均匀电场,故有,大学物理电磁学静电场对电介质的作用,9,3:电介质中的平行板电容,取如图所示的高斯面,圆柱体左端处于导体的内部,故有,在圆柱体的侧面上,在圆柱体右端上有,大学物理电磁学静电场对电介质的作用,10,同理,4:球形电容器的电容,A:若两球壳间为真空,由真空 中的高斯定理可得,则两球壳间的电势差为,大学物理电磁学静电场对电介质的作用,11,B:若两球壳间充满电介质,由介电质中的高斯定理可得,大学物理电磁学静电场对电介质的作用,12,5:细胞膜电容,球形电介质的电容可应用于细胞体系,其中,6:电介质的电泳 细胞电融合,电介质电泳:

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