物理学教学ppt§7-3电介质的极化
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度对闭合面的通量为
P ds 侧面P ds
s
上底 P ds 下底 P ds
0 0 P s
S
-+
+ r
-+
+
+-
+
; -+
-+- -+- -+- -+- -+- +-
由 ' Pn
介质的外法线方向与极化 强度方向相反，夹角为π
S
-+
+ r
-+
+
+-
+
+-+
P
+-
+ -+
考虑极化强度与介质表面法线的关系
' Pn P n Pcos n为介质表面的外法线方向，由电介质内指
向介质外.
P与 的n 夹角为锐角，表面出现正极化电荷 P与 的n 夹角为钝角，表面出现负极化电荷
2.体极化电荷
以平板电容器为例讨论介质内 P与 的q' 关系
如图，在介质内做一钱币形闭合曲面S，极化强
P '
-+- -+- -+- -+- -+- +-
P
ds
's
q'
s
极化强度对任意闭合曲面的通量,等于该曲面内
包围的极化电荷总量的负值。
由实验得出，对各向同性电介质
P E ( 1) E
e0
r
0
e：电极化率(e 0)，无量纲的纯数，决定于
电介质性质。
r 为介质的相对电容率 E 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)。
四、极化电荷
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)。
V
无外电场
有外V电场
三、极化强度矢量 P
1.电极化强度
描述电介质在外电场作用下被极化程度强弱的 物理量。
定义：单位体积内分子电矩的矢量和.
pi
P lim i
V 0 V
无论是无极分子还是有极分子的电介质 都有 无外电场时， P 0 ,有外电场时， P 0
且电场越强, P越大.
2.电极化强度和场强的关系
如He、 CH4、 N2、 O2、CO2等。
(2)无外电场时
每个分子
p分
=0
在V内 p分子 0
甲烷 CH4
(3)有外电场时
正负电中心产生相对位移，
p分 子
0
在介质内取V p分子 0
且外电场越强 就p越分子大,这种极化称位移极化.
V
E外
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
§7-3 电介质的极化 一、电介质 1 电介质的特征
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。
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 -
+ p分子 ql
二、电介质的极化
1 无极电介质的极化
(1)无极分子
正常情况下电荷分布对称，正负电中心重合，无固 有电矩。
1.极化面电荷密度
平板电容器的极板间 充满均匀电介质
电介质被均匀极化后， 极化电荷只出现在介 质表面，设面电荷密
d
-+
+ r
-+ + + E0
++-++-q+'-+
P
q'
-+- -+- -+- -+- -+- +-
度为 '
q' 's
按极化强度的定义
P
(
p)V
V
p q'd V sd P '
心已错开，有固有电矩 p分子 0
如HCl 、H2O、CO等。
(2)无外电场时 每个分子 p分子 0
水 H2O
由于热运动，各个分子电矩取向混乱
小体积V p分子 0
(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 p分子 0
且外电场越强 p就分子越大,这种极化称取向极
化.
E 0
P ds 侧面P ds
s
上底 P ds 下底 P ds
0 0 P s
S
-+
+ r
-+
+
+-
+
; -+
-+- -+- -+- -+- -+- +-
由 ' Pn
介质的外法线方向与极化 强度方向相反，夹角为π
S
-+
+ r
-+
+
+-
+
+-+
P
+-
+ -+
考虑极化强度与介质表面法线的关系
' Pn P n Pcos n为介质表面的外法线方向，由电介质内指
向介质外.
P与 的n 夹角为锐角，表面出现正极化电荷 P与 的n 夹角为钝角，表面出现负极化电荷
2.体极化电荷
以平板电容器为例讨论介质内 P与 的q' 关系
如图，在介质内做一钱币形闭合曲面S，极化强
P '
-+- -+- -+- -+- -+- +-
P
ds
's
q'
s
极化强度对任意闭合曲面的通量,等于该曲面内
包围的极化电荷总量的负值。
由实验得出，对各向同性电介质
P E ( 1) E
e0
r
0
e：电极化率(e 0)，无量纲的纯数，决定于
电介质性质。
r 为介质的相对电容率 E 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)。
四、极化电荷
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)。
V
无外电场
有外V电场
三、极化强度矢量 P
1.电极化强度
描述电介质在外电场作用下被极化程度强弱的 物理量。
定义：单位体积内分子电矩的矢量和.
pi
P lim i
V 0 V
无论是无极分子还是有极分子的电介质 都有 无外电场时， P 0 ,有外电场时， P 0
且电场越强, P越大.
2.电极化强度和场强的关系
如He、 CH4、 N2、 O2、CO2等。
(2)无外电场时
每个分子
p分
=0
在V内 p分子 0
甲烷 CH4
(3)有外电场时
正负电中心产生相对位移，
p分 子
0
在介质内取V p分子 0
且外电场越强 就p越分子大,这种极化称位移极化.
V
E外
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
§7-3 电介质的极化 一、电介质 1 电介质的特征
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。
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 -
+ p分子 ql
二、电介质的极化
1 无极电介质的极化
(1)无极分子
正常情况下电荷分布对称，正负电中心重合，无固 有电矩。
1.极化面电荷密度
平板电容器的极板间 充满均匀电介质
电介质被均匀极化后， 极化电荷只出现在介 质表面，设面电荷密
d
-+
+ r
-+ + + E0
++-++-q+'-+
P
q'
-+- -+- -+- -+- -+- +-
度为 '
q' 's
按极化强度的定义
P
(
p)V
V
p q'd V sd P '
心已错开，有固有电矩 p分子 0
如HCl 、H2O、CO等。
(2)无外电场时 每个分子 p分子 0
水 H2O
由于热运动，各个分子电矩取向混乱
小体积V p分子 0
(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 p分子 0
且外电场越强 p就分子越大,这种极化称取向极
化.
E 0