5-静电场中的电介质

(1)无极分子电介质：无外电场时分子的正负电荷中心重合无极分子没有固有电矩甲烷CH4§6静电场中的电介质电介质：内部几乎没有可以自由运动电荷的物体，又称为绝缘体一、电介质的分类正负电荷中心重合电偶极子模型(2)有极分子电介质：无外电场时分子正负电荷中心不重合有极分子具有固有电矩水H2O无极分子的极化是由于分子中的正负电荷中心在外电场作用下发生相对位移的结果----位移极化诱导电偶极矩二、电介质的极化1.无极分子的极化诱导电矩pe方向与E0的方向大致一样极化电荷外电场E0越强，诱导电偶极矩pe越大束缚电荷击穿！——电介质处于外电场E0中时电荷重新分布的现象有极分子的极化是由于分子偶极子在外电场的作用下发生转向的结果----转向极化2.有极分子的极化

束缚电荷

极化电荷力矩外电场E0越强，分子电矩pe的转向排列也越整齐击穿！在外电场的作用下，使电介质外表上出现电荷————电介质的极化在介质外表出现的电荷是束缚电荷〔极化电荷〕，且外电场越强，电介质外表出现束缚电荷越多极化〔束缚〕电荷也会激发电场，使电场的分布发生变化以两块靠得很近的带电金属板为例三、电介质中静电场的电场强度介质中某点的场强，是由外电场和极化电荷的电场叠加而成------自由电荷的场强------束缚电荷的场强------介质中的合场强电极化率是与电介质有关的常数实验发现，在各向同性电介质中----相对介电常量令介质中的合场强E相对介电常量r

是一个只与介质本身性质有关的无量纲的量------极化电荷的电场将自由电荷的电场局部抵消的缘故电介质中的合场强讨论：电介质中的静电场的场强减弱了!四、有电介质时的静电场的两个根本定理1.有电介质时的环路定理仍成立E是由自由电荷和极化电荷共同产生的束缚电荷的电场的性质与自由电荷电场一样——保守场2.有电介质时的高斯定理在电介质电场中任作一闭合曲面S，高斯定理仍成立式中的∑q为闭合曲面内一切正、负电荷的代数和〔亦即自由电荷q0、极化电荷q’〕——有源场在静电场中，通过任意闭合曲面的电位移通量，等于该高斯面内所包围的自由电荷的代数和----电位移矢量自由电荷----有电介质时的高斯定理或

的高斯定理电位移通量令〔2〕电位移通量只与闭合曲面所包围的自由电荷有关，但D(E)本身与自由电荷和极化电荷都有关（1）是一个辅助物理量，没有明显的物理意义，但有介质时，计算通量比计算通量简便讨论：----介质的介电常量五、利用电介质中的高斯定理求场强的一般步骤分析电场所具有的对称性质巧作高斯面，即选择适当形状的闭合曲面为高斯面计算通过高斯面的电位移通量计算高斯面内所包围的自由电荷的代数和由电介质中的高斯定理求出电位移D由电位移D求出场强E[例1]半径为R1，电荷QA的导体球A，球外套一个半径为R3电荷QB的同心导体薄球壳B。A、B中间充满相对介电常量分别为r1和r2的两层各向同性均匀电介质，它们的分界面为一半径为R2的同心球面。试求：(1)电场强度分布；(2)A、B间的电势差；(3)球A的电势。R1R2R3or1r2解：①以球心O为原点，以r为半径作一球形高斯面r那么，空间中的电场强度分