《电介质的极化》课件.ppt

7-3 电介质的极化,电介质内没有可以自由移动的电荷。在外电场作用下，电介质中的电荷只能在分子范围内微观移动。,一、电介质,1 电介质的特征,2 电介质的分子模型,把电介质的分子等效为一个电偶极子,分子电矩,1 无极电介质的极化,正常情况下电荷分布对称，正负电中心重合，无固有电矩。如He、H2、N2、O2、CO2等。,(2)无外电场时,二、电介质的极化,在V内,(1)无极分子,(3)有外电场时,正负电中心产生相对位移，,在介质内取V,且外电场越强 就越大,这种极化称位移极化.,2 有极电介质的极化,（1）有极分子,正常情况下，内部电荷分布不对称，正负电中心已错开，有固有电矩,如HCl、H2O、CO等。,(2)无外电场时,每个分子,由于热运动，各个分子电矩取向混乱,小体积V,(3)有外电场时,各个分子的电矩与电场方向基本一致,在介质内取V,且外电场越强 就越大,这种极化称取向极化.,有外电场,V,无外电场,V,描述电介质在外电场作用下被极化的强弱程度的物理量。,三、极化强度矢量,定义：单位体积内分子电矩的矢量和.,无论是无极分子还是有极分子的电介质都有,无外电场时，,有外电场时，,1.电极化强度,且电场越强,越大.,2.电极化强度和场强的关系,由实验得出，对各向同性电介质,e：电极化率(e 0)，无量纲的纯数，决定于电介质性质。,是电介质中某点的场强(包括该点的外电场以及电介质上所有电荷在该点产生的电场)。,为介质的相对电容率,电介质极化后，在电介质体内及表面上可以出现极化电荷(又称束缚电荷)。,四、极化电荷,1.体束缚电荷,以无极分子位移极化为例,在介质内取一面元ds，,在电场作用下，dV体积内所有分子的正电荷中心将越过dS面（设负电荷不动）。,穿出ds面的电荷,设单位体积内分子数密度为n，有n个电偶极子，每个电偶极子的电极矩大小相等，方向相同,极化强度矢量,越过dS面元的总电荷,在电介质体内取任一封闭曲面S，则净穿出整个封闭面的电荷为,留在封闭面内的电荷为,留在封闭面内的电荷为,对均匀电介质，若电介质体内无自由电荷，则不管电场是否均匀，电介质体内都无束缚电荷。,2.极化面电荷密度,若前述dS面元刚好在电介质表面上，电介质表面dS面积上的束缚电荷,介质的极化面电荷密度,为介质表面的外法线方向,方向：由电介质内指向介质外,