导体电介质和磁介质之电介质的极化

1、导体电介质和磁介质之电介质的极化第1页，共12页，2022年，5月20日，2点19分，星期三由于每个分子的电偶极矩都沿着外电场方向整齐排列，所以整块电介质的分子电偶极矩的矢量和不为零。在电介质内部任取一个体积元(该体积元宏观无限小，即宏观上可看作一点；微观无限大，即微观上包含大量的电介质分子)，该体积元内分子电偶极矩的矢量和p分一般不为零，从而产生一个附加电场。这种由于正负电荷中心相对位移而引起的极化称为位移极化。对于无极分子构成的电介质，在外电场E0的作用下，无极分子中的正，负电荷受到的电场力方向相反，“中心”产生相对位移，形成电偶极子，电偶极矩的方向沿着E0的方向，p分 0。范例11.3

2、电介质的极化(1)说明由无极分子组成的电介质的极化过程。(2)说明由有极分子组成的电介质的极化过程。比较电介质的极化与导体的静电感应。第2页，共12页，2022年，5月20日，2点19分，星期三但是在电介质的表面产生了净余电荷层，这种电荷称为束缚电荷(极化电荷)。这种电荷不能在电介质内部自由移动，更不能离开电介质转移到其他带电体上去，只能被束缚在介质的表面上。如果电介质是均匀的，在电介质内部任取一个体积元，其中正负电荷的数目是相等的，即均匀电介质内部处处呈电中性。范例11.3 电介质的极化(1)说明由无极分子组成的电介质的极化过程。(2)说明由有极分子组成的电介质的极化过程。比较电介质的极化与

3、导体的静电感应。第3页，共12页，2022年，5月20日，2点19分，星期三在无外电场时，电介质中无极分子正负电荷的“中心”是重合的。第4页，共12页，2022年，5月20日，2点19分，星期三加了外电场之后，正电荷沿着电场线的方向产生微小的位移，负电荷逆着电场线的方向产生微小的位移，形成电偶极子，在电介质的表面出现净电荷。第5页，共12页，2022年，5月20日，2点19分，星期三外电场越强，正负电荷的距离越大，电偶极矩也越大，表面的极化电荷也越多。第6页，共12页，2022年，5月20日，2点19分，星期三对于由有极分子构成的电介质，在没有外电场E0时，有极分子的电偶极矩p分 0。由于分子

4、做无规则的热运动，各分子电矩的取向杂乱无章，在电介质的内部任取一个体积元，其分子电偶极矩的矢量和p分 = 0，整块电介质是电中性的。解析(2)无外场时，分子的正，负电荷中心不重合的分子称为有极分子，例如H2S，SO2，NH3等。范例11.3 电介质的极化加上外电场E0后，分子受到电场力矩作用，转向外电场方向，电偶极矩呈现一定的规则排列，导致整块电介质分子电偶极矩的矢量和不为零。(1)说明由无极分子组成的电介质的极化过程。(2)说明由有极分子组成的电介质的极化过程。比较电介质的极化与导体的静电感应。第7页，共12页，2022年，5月20日，2点19分，星期三由于分子电偶极矩转向外电场方向而引起的

5、极化称为取向极化。由于分子无规则的热运动，各个分子电矩方向并不都沿着E0的方向，但E0越强，p分沿E0方向的值就越大。在电介质内部位取一体积元，该体积元内分子电偶极矩的矢量和p分一般不再为零，从而产生附加电场。范例11.3 电介质的极化同样，在电介质表面分别出现正负极化电荷。在电介质的极化过程中，通常两种极化可以同时出现。它们的微观过程不同，但是宏观效果是一样的：出现极化电荷，产生附加电场。因此，在对电介质极化作宏观描述时，没有必要区别两种极化。(1)说明由无极分子组成的电介质的极化过程。(2)说明由有极分子组成的电介质的极化过程。比较电介质的极化与导体的静电感应。第8页，共12页，2022年

6、，5月20日，2点19分，星期三电介质表面的面电荷是由靠近表面处分子中电荷的微观位移形成的，是束缚电荷，不是自由电荷。均匀电介质被外场极化的最终结果是电介质表面产生了净余的电荷层，而内部不产生净电荷，这与导体的静电平衡类似。范例11.3 电介质的极化电介质的束缚电荷与导体上的感应电荷都要产生附加电场E，它与外电场叠加形成合场强。在平衡时，介质内部的合场强不为零，而导体内部的合场强处处为零。当外电场很强时，电介质分子中的正负电荷可能被拉开而形成自由电荷。当自由电荷大量存在时，电介质的绝缘性能就会破坏而变成导体这种现象称为电介质的击穿。(1)说明由无极分子组成的电介质的极化过程。(2)说明由有极分子组成的电介质的极化过程。比较电介质的极化与导体的静电感应。第9页，共12页，2022年，5月20日，2点19分，星期三加了外电场之后，正电荷沿着电场线的方向产生微小的位移，负电荷逆着电场线的方向产生微小的位移，形成电偶极子，在电介质的表面出现净电荷。在无外电场时，由于热运动的缘故，电介质中有极分子的电偶极矩的排列是杂乱无章的。第10页，共12页，2022年，5月20日，2点19分，星期三加了外电场之后，电偶极矩向外电场方向