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费米对于“什么是物理，什么不是物理”有一个很清楚价值观念。他认为太多形式化东西不是不可能出物理，只是出物理可能性经常很小，因为它有闭门造车危险。而跟实际接触物理才是能够长久站得住脚物理。

－摘自《杨振宁文录》同学们好！?（意.1901－1954.因为对慢中子引发核反应等研究荣获1938年诺贝尔物理奖）第1页结构框图电相互作用库仑定律静电场稳恒电场电场强度电通量高斯定理环路定理电势静电场基本性质与带电粒子相互作用导体静电平衡电位移矢量介质中高斯定理电介质极化电场能静电力叠加原理电容第九章电相互作用和静电场第2页本讲：

静电场中电介质（难点）关键点：1.电介质极化及其描述.2.介质中高斯定理,矢量.3.求解电介质中电场.4.电容及其计算静电场与物质相互作用：静电场中导体、电介质（绝缘体）上讲:

静电场中导体第3页e+物质结构中存在着正负电荷1.电介质分类§9.7静电场中电介质一.电介质极化及其描述+-无极分子无极分子电介质+-有极分子有极分子电介质第4页无极分子电介质2.极化现象无外场+-+-+-+-+-+-外场中(位移极化)出现束缚电荷和附加电场+-----++++-+第5页有极分子电介质位移极化和转向极化微观机制不一样，宏观效果相同。统一描述出现束缚电荷(面电荷、体电荷)无外场+-外场中(转向极化)出现束缚电荷和附加电场+-H第6页实例：均匀介质球在均匀外场中极化非均匀场，在介质球内与外场反向。在介质球外可能与外场同向或反向。在介质球内减弱外场。第7页3.金属导体和电介质比较有大量自由电子基本无自由电子，正负电荷只能在分子范围内相对运动金属导体特征电介质（绝缘体）模型与电场相互作用宏观效果“电子气”电偶极子静电感应有极分子电介质:无极分子电介质:转向极化位移极化静电平衡导体内导体表面感应电荷内部：分子偶极矩矢量和不为零出现束缚电荷（极化电荷）第8页4.极化现象描述1）从分子偶极矩角度单位体积内分子偶极矩矢量和——极化强度.试验规律介质极化率总场设分子数密度：n极化后每个分子偶极矩:空间矢量函数第9页作如图斜圆柱-+'s2）从束缚电荷角度-+电介质表面出现束缚电荷层求移过面元dS电量，即如图斜圆柱内束缚电荷电量dq'χ:由介质性质决定，与E无关。在各向同性均匀介质中为常数。第10页极化面电荷密度等于极化强度外法线分量极化强度：-+dq′第11页介质非均匀极化时，出现极化体电荷极化强度经过某封闭曲面通量等于曲面内极化电荷代数和负值移出封闭曲面S电量移过面元dS电量第12页二.电介质中电场1.介质中高斯定理静电场高斯定理自由电荷极化电荷自由电荷第13页定义：电位移矢量电介质中高斯定理：电位移矢量经过静电场中任意封闭曲面通量等于曲面内自由电荷代数和自由电荷第14页电介质中高斯定理：注意：回到与均相关电位移矢量穿过闭合曲面通量仅与相关.特例：真空——尤其介质第15页2.怎样求解介质中电场？本课程只要求特殊情况各向同性电介质分布含有一些对称性总场=外场+极化电荷附加电场'EEErrr+=0第16页（1）各向同性电介质：令介质相对电容率为常数得真空电容率介质电容率式中第17页才能选取到恰当高斯面使积分能求出.（2）分别含有一些对称性步骤：对称性分析，选高斯面.注意：对称性——球对称、轴对称、面对称.电介质分布对称性均匀无限大介质充满全场（246页例一）介质分界面为等势面（246页例二）介质分界面与等势面垂直（266页9.35）第18页例(266页9-35)

已知：平行板电容器充二分之一电介质：求：解：介质分界面⊥等势面，未破坏各部分面对称性，选底面与带电平板平行圆柱面为高斯面.第19页导体内由高斯定理第20页同理电量不变：又：解得第21页第22页充介质前比较充介质后第23页§9.8电容电容器一.电容提升单位水位所注入水量容器储水能力导体储存电荷能力电容器储电能力极板间距线度因为静电屏蔽，值稳定.与周围导体、电介质、带电体分布相关提升单位电势所增加带电量两极板间电势差为一个单位时，极板带电量.类比第24页二.电容计算孤立导体：周围无其它导体，电介质，带电体.孤立导体电容取决于本身形状大小,与其是否带电无关。由电容定义：则金属球电势：令设其带电量为Q，[例1]半径R孤立金属球电容练习：估算地球电容第25页[例2]

推求圆柱型电容器，平行板电容器，球形电容器公式，并总结求电容器电容普通方法.求：已知：得：作半径，高h同轴圆柱面为高斯面.解：设内极板带电量第26页由电容定义：电容器两极板间电势差：第27页自学：P248

例二、例三球形电容器平行板电容器第28页总结：求电容器电容普通方法2）选高斯面，求1）设极板带电3）求电容器两