大学物理电磁学静电场对电介质的作用_精品文档.ppt

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笫五节:

静电场对电介质的作用,一:

电介质的极化,电介质:

指在通常条件下导电性能极差的物质,极性分子:

每一个分子可视为一个等效的电偶极子,且具有固定的电偶极矩.,非极性分子:

分子中的正、负电荷均匀今布,正负电荷的等效中心重合,不存在等效的电偶极矩.,

（1）电介质在外电场中的变化,（a）极性分子电介质中：

电偶极子排列整齐。

（b）非极性分子电介质中：

有感应电偶极矩。

电介质的极化：

电介质在外电场的作用下，在其表面出现极化电荷的现象。

4:

电极化强度:

单位体积內分子电偶极矩的矢量和.,单位:

5:

电极化强度与电场强度的关系:

物理意义:

对于各种同向的电介质,其中每一点的电极化强度与该点的电场强度成比,且方向相同.,6:

电极化强度与极化电荷之间的关系,由图可知斜柱体的体积为:

物理意义:

电介质极化时,在某一方向的截面上出现的极化电荷面密度在数值上等于极化强度沿该截面外法线方向的分量,注:

极化电荷的正负由决定,二:

电介质中的高斯定理:

电介质中的总电场强度为:

由自由电荷所产生;,由极化电荷所产生.,则电介质中的高斯定理应为:

1:

电介质中高斯定理的推导:

（a）消除极化电荷,将其代入电介质中的高斯定理可得：

：

（电介质中的高斯定理）,注:

（1）D叫做电位移,它只是为了避开确定电介质中极化电荷的困难而引入的,描述电场性质的物理量仍是电场强度,（3）电介质中的高斯定理的应田与真空中的高斯定理的应用方法相同:

例4.7:

一半径为R的导体球,带电量q,其周围充满了无限大的均匀电介质，电介质的介电常数为,求电介质中,任一点的场强。

取如图所示的高斯定理，由电介质中的高斯定理可得：

由这个结果可知，在相同的自由电荷分布下，电介质中的场强与真空中的场强关系为：

这是由于极化电荷造成的附加电场削弱了原来的外电场的缘故。

三：

电容器细胞电容,：

电容器的电容的定义：

描述电容器储存电量的能力：

注：

（2）上式仅为电容的定义式，C的大小由电容器本身决定。

2：

真空中的平行板电容,由于板间可看成均匀电场,故有:

3:

电介质中的平行板电容,取如图所示的高斯面,圆柱体左端处于导体的内部,故有:

在圆柱体的侧面上:

在圆柱体右端上有:

同理:

4:

球形电容器的电容:

A:

若两球壳间为真空,由真空中的高斯定理可得:

则两球壳间的电势差为:

B:

若两球壳间充满电介质,由介电质中的高斯定理可得:

5:

细胞膜电容:

球形电介质的电容可应用于细胞体系,其中:

6:

电介质的电泳细胞电融合,电介质电泳:

在非均匀电场中,极化后的电偶极子两侧场强不等,极化的电偶极子将高场强区域迂移.,细胞电融合: