静电场与电介质的相互作用.ppt

上节回顾,静电场与导体的相互作用,一、静电感应,1、静电感应现象,2、引起静电感应现象的原因:,3、静电感应的结果,二、静电平衡条件(四、感应电荷对场强的影响),1、导体内部的场强处处为零E0（电势表述：导体是一个等势体UC）,2、导体表面附近的场强 与导体表面处处正交En,（导体表面是等势面UC）,三、导体上的电荷分布,1、电荷只分布在（内外）表面,2、导体表面的电荷分布,五、静电的应用,六、有导体存在时场强和电势计算的方法,95 静电场与电介质的相互作用,一、电介质及其分类,二、电介质的极化,三、电介质对电场的影响,四、电位移矢量与介质中的高斯定理,例题分析,一、电介质及其分类,1、电介质,电介质是指导电能很差、电阻率很大，或者说电介质是绝缘的、不导电的物质。,2、电介质的分类：（按照构成电介质的分子的电结构分类）,无极分子,有极分子,无极分子电介质 无极分子构成的电介质,无外电场时的特点：,有极分子电介质 有极分子构成的电介质,无外电场时的特点：,二、电介质的极化,1、电介质的极化,在静电场中，电介质内部的电荷分布会发生改变的现象称为电介质的极化,体内=0，表面=0，每一个分子，整体,体内=0，表面=0，每一个分子，整体,无极分子的位移极化,无极分子受电场力的作用，正负电荷中心被拉开，在电介质内部形成一个个有序排列的电偶极子，称为位移极化。,有极分子的转向极化,有极分子形成的电偶极子受电场力的作用发生转向，在电介质内部形成较为有序排列的电偶极子，称为转向极化。,无极分子的位移极化,极化电荷,极化电荷,有极分子的转向极化,加上外场,极化电荷层,极化电荷层,2、极化强度与极化规律,无论是无极分子电介质还是有极分子电介质，极化之后，其体内=0（各向同性的均匀电介质）,每一个分子pi0,整体，其宏观表现都一样 0 极化电荷面密度,极化强度,描述了电介质极化强弱，反映了电介质内分子电偶极矩排列的有序程度。,极化规律,如何评价有序程度？,各向同性电介质,极化强度与极化电荷的关系,均匀介质极化时，其表面上某点的极化电荷面密度，等于该处电极化强度在外法线上的分量。,在电场中，穿过任意闭合曲面的极化强度通量等于该闭合曲面内极化电荷总量的负值。,三、电介质对电场的影响,应针对具体问题才能得出具体结果,例：求无限大均匀带电的正负极板间各向同性均匀电介质内部的场强,四、电位移矢量与介质中的高斯定理,1、电位移矢量,2、介质中的高斯定理,3、各向同性均匀电介质中场强与电位移的关系,通过任意闭合曲面的电位移通量，等于该闭合曲面所包围的自由电荷的代数和。,介质的介电常数或电容率,线,线,电位移线,大小:,方向:电场方向,例 设一带电量为q0的点电荷周围充满介电常数为的均匀介质，求场强分布,例题分析,例,如图所示，,求：介质层内外的场强分布 介质层内外的电势分布 金属球的电势,解：取半径为 r 的高斯面S，用介质中的高斯定理求场强分布,导体,电介质,根据电势的定义求电势分布,金属球上各点电势相同，金属球为一等势体,例：如图所示，已知两平板电极A、B之间充满厚度分别为d1、d2的均匀电介质r1、r2，求两极板之间的电势差。,解：1、利用介质中的高斯定理求 D,选取高斯面如图，电位移D对该高斯面的通量,3、根据电势差的定义计算电势差,2、利用场强与电位移的关系求场强,