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文档简介

第五章静电场中的电介质（DielectricInElectrostaticField）

§5.1电介质对电场的影响§5.2电介质的极化§5.3有介质时静电场的规律§5.4电容器及其电容

§5.5电容器的能量、有介质时的电场能量它们又对立、又依存；但又常常并用。前言电介质就是电的绝缘体。在概念上电介质与导体构成一对矛盾体。

在实际应用中，它们的作用正相反，正如导体一样，研究电介质对电场的影响，也是电学中的一个十分重要的问题。

§5.1电介质对电场的影响极板电量不变时，在极间充满各向同性均匀电介质前后的场强关系为：+Q-QE-Q+QE0r

介质的相对介电常数（相对电容率）r与介质种类和状态有关。其中：空气r=1，钛酸钡r=103—104。真空电介质水（20℃，1atm）r=80，二、极化机制1、位移极化（displacementpolarization）对无极分子2、取向极化（orientationpolarization）对有极分子PPθEE说明：由于热运动，不是都平行于；有极分子也有位移极化，倒是主要的了。三、极化强度（electricpolarization）定义极化强度矢量：这里V0是指宏观上够小，但微观上够大。要是取向极化，但在高频场中，位移极化反不过在静电场中主E不太强时，在各向同性介质内有：e

—电极化率PE

线性极化0四、极化电荷1、极化面电荷

以位移极化为例，设在电场力作用下正电荷在各向异性介质内，一般地说。向电场方向移动。2、极化体电荷：Δq内VS电介质体束缚电荷密度为：封闭面内的体束缚电荷等于通过该封闭面的电极化强度通量负值。[例]已知：介质球均匀极化，极化强度为求：、。解：×PPσ′θ电介质q0q§5.3有介质时静电场的规律一、

的高斯定理q内q0内′S又电介质r=const.证：─q内VS证明各向同性均匀介质内0=0处必有=0。例1均匀介质r求：的分布。解：导体球内：

导体球外：介质和电场球对称，选高斯面S，令其半径r>R1，(高)R1·qO导体球Sr介质内：和均匀介质[例2]

已知：导体球R1、qr下面求极化电荷q的分布

：rR1·q0O束缚电荷和自由电荷产生的电场分别为一、电容器C=QU2、计算：1、构成：两金属间夹以电介质层；2、指标：电容和耐压能力§5.4电容器及其电容二、电容1、定义：电容器带电量与其电压之比圆柱形电容器：球形电容器：平行板电容器的电容：一些典型电容器的电容：孤立导体的电容：串联时，尽管总电容减小了，但是总的耐压能力提高了。并联时，尽管耐压能力受到限制，但是总电容增加了。三、电容器的串并联1、串联等效电容为：2、并联等效电容为二、有介质时静电场的能量密度以平板电容器为例来分析：电场能量密度：-+UQ-QE在空间任意体积V内的电场能：对各向同性介质：在真空中：

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