23电介质的极化1
介质的极化和介质中的高斯定理
部电都介产质生内附部加的电总场场E强'。E
E0
E'
E0
'
'
极化电荷所产生的附加电场不足以将介质中的外电
场完全抵消，它只能削弱外电场。称为退极化场。
介质内部的总场强不为零！ 在各向同性均匀电介质中： E
E0
r
r称为相对介电常数或电容率。
3
二、介质中的高斯定理 电位移矢量
1.介质中的高斯定理
d
D2S 0S D1 D2 0 , D2 0
E2
D2
0r
0 0r
11
I区：D1
0,
E1
0 0
0
II区：D2 0 ,
②.求电容C
E2
0 0r
由C q U ab
与 U ab
Ed
高 斯
C q
0S
面
U ab E1(d d ' ) E 2d '
d' 0
D P1 P2
r
d
质中的高斯定理求场强：先根据自由电荷的分布利用 介质中的高斯定理求出电位移矢量的分布，再根据电 位移矢量与场强的关系求出场强的分布。
7
例1：将电荷 q 放置于半径为 R 相对电容率为 r 的介
质球中心，求：I 区、II区的 D、E、 及 U。
解：在介质球内、外各作半径为 r 的
高斯球面。
SD dS q0
荷密度为 0 , 其间插有厚度为 d’ 、电容率为 r 的电介质。
求 ： ①. P1 、P2点的场强E；②.电容器的电容。
解： ①. 过 P1 点作高斯柱面, 左右底面分别经过导体
和 P1 点。
D SD dS q0
电介质的极化规律
电介质的极化规律
1.电子位移极化在外电场作用下，原子外围的电子轨道相对于原子核发生位移，原子中的正、负电荷重心产生相对位移。
这种极化称为电子位移极化（也称电子形变极化）。
2.离子位移极化离子在电场作用下偏移平衡位置的移动，相当于形成一个感生偶极矩；也可以理解为离子晶体在电场作用下离子间的键合被拉长。
电介质极化是指外电场作用下，电介质显示电性的现象。
理想的绝缘介质内部没有自由电荷，实际的电介质内部总是存在少量自由电荷，它们是造成电介质漏电的原因。
一般情形下，未经电场作用的电介质内部的正负束缚电荷平均说来处处抵消，宏观上并不显示电性。
在外电场的作用下，束缚电荷的局部移动导致宏观上显示出电性，在电介质的表面和内部不均匀的地方出现电荷，这种现象称为极化，出现的电荷称为极化电荷。
这些极化电荷改变原来的电场。
充满电介质的电容器比真空电容器的电容大就是由于电介质的极化作用。
电介质的极化知识点
电介质的极化知识点电介质是一种具有不良导电性质的物质，能够在电场中极化，并且在极化过程中，电介质内部的正、负电荷分离形成极化电荷。
电介质的极化现象在电子学、物理学、化学等领域中具有重要的应用和理论意义。
本文将针对电介质的极化进行详细阐述，包括极化的概念、分类、极化机制等重要知识点。
一、极化的概念极化是指电介质在外加电场的作用下，内部发生的一种现象，即电介质内部的正、负电荷分离形成极化电荷。
当电介质处于无电场状态时，其内部的正负电荷呈均匀分布；而当外加电场存在时，正负电荷会发生位移，并在电介质两端形成极化电荷。
二、电介质的极化分类根据电介质极化的性质和机制，可以将电介质的极化分为以下几种类型：1. 电子极化电子极化是指电子在电场作用下发生位移，从而使得电介质发生偶极矩的现象。
在电子极化过程中，电子云相对于离子核的位移引起了正、负电荷的分离。
2. 离子极化离子极化是指电介质中的正、负离子在电场中发生位移，从而产生极化现象。
离子极化通常发生在电解质溶液中，当外加电场作用于电解质溶液时，正、负离子会向相反的方向运动，形成极化电荷。
3. 偶极子极化偶极子极化是指由于电介质内部存在着极性分子，这些极性分子在外加电场作用下，会使得电介质发生极化现象。
在偶极子极化过程中，极性分子的正负电荷偏移，从而形成极化电荷。
4. 空间电荷极化空间电荷极化是指电介质内部的自由电荷在电场作用下发生位移，从而形成极化电荷。
空间电荷极化通常发生在导体中，由于导体内部的自由电子可以自由运动，受到外加电场的作用，自由电荷会在导体表面积聚形成极化电荷。
三、电介质的极化机制电介质的极化机制决定了它在电场中的极化特性。
根据电介质的性质和结构，极化机制可以分为以下几种：1. 电子极化机制电子极化主要发生在电子绝缘体中，在外加电场的作用下，电子云发生位移，并与离子核产生相对位移，从而使电介质发生极化。
2. 离子极化机制离子极化机制主要发生在电解质溶液中。
电介质的极化课件
电介质分类
总结词
电介质根据其组成和结构可分为离子型、电子型和复合型三 类。
详细描述
离子型电介质由正负离子组成，在电场作用下离子会发生定 向移动形成传导电流。电子型电介质由自由电子组成，其导 电性类似于金属导体。复合型电介质则同时包含离子和电子 两种导电机制。
电介质性质
总结词
电介质的主要性质包括绝缘性、介电常数、介质损耗等。
详细描述
电介质的绝缘性是指其抵抗电流通过的能力，介电常数则反映了电介质在电场 作用下的极化程度，而介质损耗则是指电介质在电场作用下能量损耗的能力。 这些性质在电力系统和电子设备中具有重要的应用价值。
02
电介质极化原理
极化现象
01
02
03
极化现象
电介质在电场的作用下， 正负电荷中心发生相对位 移，从而在电介质中出现 的宏观电荷现象。
压电效应
压电效应是指电介质在受到外力作 用时，会在其内部产生电荷的现象 ，其特点是具有逆压电效应和正压 电效应。
极化机制
电子位移极化
取向极化
电子位移极化是指在外加电场的作用 下，电子受到电场力的作用而发生位 移，从而产生宏观电荷的现象。
取向极化是指在外加电场的作用下， 分子中的正负电荷中心发生相对位移 ，从而产生宏观电荷的现象。
分析不同电介质材料的极化特 性。
实验设备
电极
用于施加电场和测 量电位的电极。
测量仪器
用于测量电介质极 化率的测量仪器。
电介质样品
不同类型和性质的 电介质材料。
电源
用于提供实验所需 电压的电源。
实验装置
包括电容器、绝缘 支架、绝缘棒等组 成的实验装置。
实验步骤
01
电介质的极化和介质中的高斯定理
1.真空中 P = 0 ，真空中无电介质。 真空中 真空中无电介质。 2.导体内 P = 0 ，导体内不存在电偶极子。 导体内 导体内不存在电偶极子。
8
（2）极化（束缚）电荷与极化强度的关系 ）极化（束缚） 在电介质的表面上， 在电介质的表面上，极化强度与极化电荷之间有 r r 如下关系： 如下关系： ' = P = P cosθ = P ⋅ e σ
r E'
r E
r E0
εr 称为相对
介电常数或 电容率。 电容率。
2.电介质极化的微观机制 2.电介质极化的微观机制 从电学性质看电介质的分子可分为两类：无极分子、 从电学性质看电介质的分子可分为两类：无极分子、 有极分子。 有极分子。 每个分子负电荷对外影响均可等效为 的作用。 单独一个静止的负电荷 的作用。其大小为 分子中所有负电之和， 分子中所有负电之和，这个等效负电荷的 作用位置称为分子的 负电作用中心” 称为分子的“ 作用位置称为分子的“负电作用中心”。
静电场中的电介质 介质中的高斯定理
1
从电场这一角度看，电介质就是绝缘体。 从电场这一角度看，电介质就是绝缘体。 特点：电介质体内只有极少自由电子。 特点：电介质体内只有极少自由电子。 我们只讨论静电场与各向同性电介质的相互作用。 我们只讨论静电场与各向同性电介质的相互作用。
一、静电场对电介质的作用—电介质的极化 静电场对电介质的作用—
∫ P ⋅ dS = − ∑ q
S S inside
在任一闭合曲面内极化电荷的负值等于极化强度的通量。 在任一闭合曲面内极化电荷的负值等于极化强度的通量。
9
四、介质中的高斯定理 电位移矢量
1.介质中的高斯定理 1.介质中的高斯定理 真空中的高斯定理 φ =
电介质的极化
§3.3 电介质的极化：
一、极化：在外电场的作用下，电介质所发生的变化称之。
二、位移极化：无极化分子的极化。
在外电场的力矩作用下，正负电荷的“重心”发生反向位移而分开的变化。
图
由0P = 变为0P ≠ 。
三、取向极化：有极分子的极化。
在外电场的力矩作用下，分子偶极矩发生转向（趋于和外电场方向一致）的变化。
由0i P =∑
变为0i P ≠∑。
实际上，从机理上分析，有极分子的极化，不是单纯的取向极化，由于电场力的作用，同时还有位移极化，只不过是谁大谁小的问题。
四、极化强度矢量P
1、P ：定量描述电介质极化程度的宏观物理量。
2、极化的实质：
不论是哪种介质，极化前0i P =∑
，而极化后，则0i P ≠∑ 。
即极化是分子极矩和由
零到非零的变化。
3、P 的定义：1m i
i P P τ==∆∑
τ∆为物理无限小体积。
因而： P
是宏观矢量点函数。
4、P 与E 的关系：
实验表明：在各向同性电介质中
0P E εχ=
χ：称为极化率，取决于电介质的性质。
当χ处处相同时，亦称为均匀介质。
各向同性：指P 与E 的关系式与方向无关。
各向异性中，用极化率张量描述。
电介质的极化课件
§2-1 电介质的分类
2、极性电介质 ➢极性分子：无外电场作用时，分子的正负电荷中心不重合， 即分子具有固有偶极矩，称这类分子为极性分子。例如H2O。 ➢由极性分子构成的电介质称为极性电介质。根据分子固有偶 极矩的大小，极性分子又分为三种： 弱极性电介质：μ0 ≤ 0.5 D
强极性电介质：μ0 ≥ 1.5 D
3、空间电荷极化（界面极化）
➢ 对于结构非均匀的电介质，一些在有限距离内可移动的电荷，积累在晶界 或者相界处构成的极化。
p
非极性电介质的极化
-12-
界面处的空间电荷极化
§2-2 电介质的极化
4、极化强度
➢ 极化就是电介质在电场作用下，内部出现宏观偶极矩的现象。为了描述极
化的程度，可以用单位体积的介质中偶极矩总和来表示。
电学大师 法拉第
-3-
§2-1 电介质的分类
电偶极子—描述电介质的基本电学模型
➢由相距一定距离的等量异号电荷，构成的带电体系称为， 电偶极子。
➢电电荷偶q 极与矩l：的从乘负积电定荷义到为正电电偶荷极作矩一。矢用量l 表，示则：电偶极ql子的 ➢单位：C • m或D (德拜) 。是矢量，方向由负电荷指向正
弱极性电介质,μ0≤0.5D
极性电介质:
无外电场作用时，由正负 电荷中心不重合，具有固
中极性电介质, 0.5D <μ0<1.5D
有偶极矩的分子组成
化学结构不对称，介电常数εr=2.6~80, 体电阻率低于非极性电介质
强极性电介质,μ0≥1.5D
石英，云母，金红石型离子晶体 离子型电介质: 通常由正负离子组成 玻璃、陶瓷
p
-7-
§2-1 电介质的分类
电介质的极化
电介质的四种极化方式
电介质的四种极化方式
电介质的四种极化方式是电子位移极化、离子位移极化、偶极子极化和空间电荷极化。
1、电子位移极化
一切电介质都是由分子构成的，而分子又是由原子组成的，每个原子都是由带正电荷的原子核和围绕着原子核的带负电的电子构成的。
2、离子式极化
离子的极化由法扬斯首先提出。
离子极化指的是在离子化合物中，正、负离子的电子云分布在对方离子的电场作用下，发生变形的现象。
离子极化能对金属化合物性质产生影响。
3、偶极子极化
偶极子极化是指在电场作用下，组成介质的分子的固有偶极矩将沿着电场方向排列，所有偶极矩的矢量和不为零，介质产生宏观极化强度。
4、空间电荷极化
空间电荷极化常常发生在不均匀介质中，在外电场的作用下，不均匀电介质中的正负间隙离子分别向负、正极移动，引起电介质内各点离子密度的变化，产生电偶极矩，这种极化称为空间电荷极化。
电介质的极化
总结：
1）在外电场作用下，电介质分子发生位移极化和取 向极化。位移极化是正负电荷的重心在外电场作用 下发生了相对位移，取向极化是分子偶极矩转向与 电场一致的方向。 2）两种极化都是外电场越强，极化越厉害，所产生 的分子偶极矩的矢量和也越大。 3）不管是位移极化还是取向极化，其最后的宏观效 果都是产生了极化电荷。极化电荷产生附加电场的 方向与外电场方向相反，总是力图削弱外电场。
有极分子的取向极化
E0
E0
E
+
E E0 E
E
+
+ +
E0
E E0 E
+ +
E0
电介质的极化的结果：
产生极化电荷q' 极化电荷产生电场E ' E E0 E '
极化时，在介质表面出现极化电荷，而极化电荷产生附加电 场，与外电场的方向相反。
± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ±
pe 0
+
p
i
e
0
+ +
E0
正负电荷的重心在 电场作用下发生相对位 移 p 0
p
i
e
e
0
电介质的极化
（2）有极分子的取向极化：
无外电场时
（2）有极分子： （例如，H2O 、 HCl 、CO 、SO2） 无外场作用下，正负电荷重心不重合；
存在分子固有电偶极矩。 P e ql
电介质的极化
在外电场作用下,电介质分子所发生的变化称为极化. 由于电介质分子的不同,极化机制有位移极化 和取向极化. （1）无极分子的位移极化
电介质的极化
电介质（dielectric）也就是绝缘体，它们本身是不导电的，即它们不含有自由电子。
因此，与导体相比，电介质对外场的响应是不同的。
对于导体而言，其对外电场的响应就是自由电子定向移动，产生感应电荷，最终达到静电平衡。
而对于电介质而言，其对外电场的响应是束缚电荷的受限移动（移动范围不能超出原子），从而产生宏观的极化电荷。
这种对外电场的响应称为电介质的极化。
极化的微观过程是束缚电荷在外电场中的运动。
任何物质的分子都是由电子和原子核构成的，整个分子是电中性的。
正（原子核）、负电荷（各个电子）在空间中都具有一定的分布。
利用等效理论（原理），对正、负电荷分开处理，可以得到这个分子的等效正电荷的大小、位置以及等效负电荷的大小、位置。
这样，就可以得到分子的等效固有电偶极矩。
根据对称性，可以将分子分为无极分子和有极分子。
顾名思义，无极分子就是分子等效电极距为0的分子，即分子的正、负等效电荷的位置重合，这要求分子的结构具有某些对称性，如氢分子，四氯化碳分子等。
有极分子就是分子等效电极距不为0的分子，这种情况更为多见。
自然地，这两种分子的极化机制不同。
对于无极分子而言，一旦加上了外电场，原本重合的正、负等效电荷点会分开，产生感生电极距，也称为位移极化。
而对于有极分子而言，不仅仅有位移极化，本身的固有电极距会在外场作用下从原本的杂乱无章到逐渐有序，这种极化称为取向极化。
那么如何定量描述极化的强度呢？极化强度是宏观量，而极化微观机制是微观图像。
将宏观量和微观图像联系起来的有效工具便是微元法，即取一小块体积元，将体积元内所有电极距叠加起来，除以体积元的大小，定义为极化强度矢量。
那么极化电荷的分布情况如何呢？对于均匀的电介质而言，可以想象，电介质体内是不会出现宏观的极化电荷的，因为它们都抵消掉了（想象一下极化的微观过程可知）。
但在表面情况就不同了。
这个表面并不是电介质的理想表面，而是指距离理想表面的距离小于L的地方。
其中L为分子感生电极距中等效正电荷点与等效负电荷点的距离。
电介质的极化课件
详细描述
根据物质的状态和性质，电介质可以分为气体、液体和固体三类。不同状态的 电介质有不同的应用场景，如气体电介质常用于高压绝缘，液体电介质常用于 电缆绝缘，固体电介质常用于电子器件和绝缘材料。
电介质性质
总结词
电介质具有高绝缘性、介电性、热稳定性等性质。
详细描述
频率特性
频率对电介质极化的影响
随着频率的增加，电介质的极化率通常会减小，这主要是因为频率增加会导致电场变化速度增加，使得电介质分 子来不及响应电场的变化。
频率对介电常数的影响
随着频率的增加，介电常数通常会减小，这主要是因为频率增加会导致电场变化速度增加，使得电介质对电场的 响应能力降低。
压力特性
03
极化性
温度特性
温度对电介质极化的影响
随着温度的升高，电介质的极化率通常会减小，这主要是因 为温度升高会导致电介质内部的分子热运动增强，从而降低 分子间的相互作用力。
温度对介电常数的影响
介电常数随着温度的升高而减小，这主要是因为温度升高会 导致电介质内部的正负电荷的热运动速度增加，从而降低电 介质对电场的响应能力。
电介质具有高绝缘性，能够承受强电场作用，具有良好的介电性能，能够存储电 荷并隔绝电流。此外，电介质还具有热稳定性，能够在高温下保持稳定的性能。 这些性质使得电介质在电力、电子、通信等领域有着广泛的应用。
02
极化理
极化现象
01
02
03
极化现象
电介质在电场作用下，其 内部偶极子定向排列的现 象。
极化程度
分析数据
根据实验数据，分析电介质极 化的规律和特点，探究与材料 性能之间的关系。
06
极化
电介质极化
3、 材料的介质损耗与极化形式有关，而介质损耗是 影响绝缘劣化和热击穿的一个重要因素。
4、 在绝缘预防性试验中，夹层极化现象可用来判断 绝缘受潮情况。例如，水分侵入电介质后，使材 料的介电常数增大，同时水分能增强夹层式极化 作用，因此，通过测量材料的相对介电常数，就 能判断电介质受潮程度。
以变压器油中气泡为例：
油 E泡 泡 E油
E泡
E油
• 油 泡
E油
•
2.2 1.0058
2.2E油
第一节 电介质的极化
极化的概念： 在外电场作用下，电介质的 表面上出现束缚电荷的现象 叫做电介质极化。
极化的形式： 电子式极化、离子式极化 偶极子式极化、夹层式极化
电子式极化：（存在于一切材料中）
电子式极化特点：时间短，无能量损耗，弹性极化
离子式极化：（存在于离子结构物质中）
离子式极化特点：时间短，无能量损耗，弹性极化
真空介电常数 0 1/(0C 2 ) 绝对介电常数 相对介电常数 r / 0
以平行板电容器为例：
相对介电常数电介质时，应注意相对介电常数 r 的大小。 用作电容器的绝缘介质时，希望 r 大些好。 用作其它设备的绝缘介质时，希望 r 小些好。
偶极子式极化：（存在于极性材料中）
偶极子式极化特点：时间较长，有能量损耗，非弹性极化
夹层式极化：（存在于多种材料的交界面）
合闸后，两层介质上的电压有一个重新分配的过程，而其 上的电荷也会重新分配。
夹层式极化特点：时间很长，有能量损耗，非弹性极化
介电常数：表征电介质在电场作用下极 化程度的物理量
2.3 电介质
2.3.1 电介质的极化
电介质就是绝缘介质，它们是不导电的。前面介绍了导体在电场中的表现，电介 质在外电场中又会表现出什么样的情况呢？先看演示实验，装置如下图示。 将平行板电容器两极板接在静电计和地线之间， 然后充上电。这时静电计指针有一偏角（图中蓝线 位置）。而静电计指针的偏转角的大小反映了电容 静电计指针的偏转角的大小反映了电容 器两极板间电位差的大小。撤掉充电电源后，把一 器两极板间电位差的大小 块玻璃板插入电容器两极板之间。这时静电计指针 的偏转角减小（图中红线位置）。这表明电容器两 极板的电位差减小了。由于电源已撤除，电容器极 板是绝缘的，其上电荷量Q不变，故电位差U的减小 意味着电容C=Q/U增大。即插入电介质板可起到增 大电容的作用。
∫∫
S
r 这公式表达了极化强度矢量 P 与极化电荷分布的一个普遍关系。 若把闭合面 S 的面元dS 取在电介质体内，由于不前面 的束缚电荷移出时后面还有束缚电荷补充进来（见右图）， 可以证明，如果介质是均匀的，其体内不会出现净余的束 ′ 缚电荷，即极化电荷的体密度 ρ e = 0。对于非均匀电介质， 体内是可能有极化电荷的。下面我们只考虑均匀电介质的 情形。 在电介质表面上，θ 为锐角的地方出现一层正极化电
2.3.3 极化强度矢量P
A的极化电荷面密度 σ e′ 只与 θ 角有关。这个θ 也 r r 是A点外法线 n 与 P 的夹角，故 ′ σ e = P cos θ ′ ′ 这公式表明，在右半球σ e 为正，在左半球 σ e 为负； π 在两半球的分界线（赤道线）上θ = , σ e = 0 ，在 ′ 2 两极处θ = 0和π , σ e 最大。 ′ 【例题2】求沿轴均匀极化的电介质圆棒上的极化电荷 r 分布，已知极化强度为 P 。（如右图示） π θ= , ′ 【解】在右端面上θ = 0, σ e = P ；在左端面上 2 π ′ σ e = 0 ；在侧面上θ = , σ e = 0 。故正负电荷分别集 ′ 2 中在两端面上。
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静电场中:(1)存在导体时，出现静电感应，其体内00='+=E E E
，表现出
许多特性，如导体等势体等；
(2)存在介质时，出现介质极化、极化电荷，其内00≠'+=E E E。
本章研究电介质中的静电场性质，是上一章的延续，也是静电学的一般形式，是静电学的难点和重点。
§3 电介质的极化
一、极化现象
1、电介质
几乎所有的物体在电场中都呈现
介电
导电双重性质。
具有介电性的物体称为电介质。
理想的电介质是良好的绝缘体，即完全没有 导电性的物质，其内部无自由电子，但因物质由分子、原子（核、核外电子）组成，故它们对电场的作用有一定响应，且与电场之间有一定相互作用。
2、极化现象
现象之一：如图3-1，介质微粒直立，出现极化。
（制作砂纸的原理）
图3-1
现象之二：如图3-2，两相同电容器，其真空电容量均为0C ，并联地接在同 一电源上——恒压。
在2电容器内充满介质，则其电容量为C ，
实验告知C 增大至0C 的r ε倍
0C C r ε=
式中r ε反映电介质性质，不同的介质其r ε不同，是一个纯数，
直流高
压电源
导体平板电容器
有表可查，称为相对介电常数。
图3-2
[分析]
∵U 相同，U q C 10=
、U
q
C 2=，且0C C r ε= ∴12q q r ε=，或12σεσr =。
尽管2电容器极板上自由电荷分布比1电容器大，但1、2两电
容器内的电场大小未变：Ed d E U ==0，即E E =0，此处的E 是介质内的总场，12σσ>，故知介质板上两侧出现极化电荷产生附加场E '，使2σ激发的场与E '抵消后仍保持0E E =合。
现象之三：如图3-3，两相同电容器充电后与电源断开，带电Q 恒定，测量
充满介质r ε和不充介质两情况下极板间的电压U 。
实验告知：
0U U <，如何解释成因？
图3-3
+Q
-Q
+Q
-Q
+ Uo - +
U -
Q 一定, U ↓,表明引入介质使电容器两板间场↓=
d
U
E ， 而原来的0E 在介质内变成E ，即充介质后板间的电场变弱，有
一种“屏蔽”作用——极化现象。
这是因为：介质表面出现上“-”、
下“+”电荷q '产生退极化场E ' ，抵消了原场0E
的一部分，使
介质内总场00E E E E
<'+= ，此E ' 与导体中感应电荷激发的
E ' 不同，它不足以完全抵消0E
而使0=内E 。
以后我们以极化电荷q '代替介质对场的影响，这些极化电荷是介质内束缚 电荷的微小移动造成的宏观效果。
3、介质的击穿场强
电介质除能使电容器的电容量增大外，还能提高电容器的耐压能力。
当电介 质中的电场超过某一极限值时，介质的绝缘性能会被破坏，此现象叫电介质的击
穿，该场强的限值叫电介质的介电强度或击穿场强m E。
例如：空气：m m kV E m 3= ；云母：mm kV E m 80=。
二、极化的微观机制
宏观电磁理论仅深入至物质分子、原子的层次研究问题。
1、电介质的分类（考虑无外场0E
时）
组成介质的分子或原子，系统净电荷为零，据等量正、负电荷中心重合进行对电介质分类：
无极分子——电介质分子的正、负电荷中心重合。
例如：2CO 分子，如图3-4
所示，其中021=+=p p p
分，l q p p 2
21=-=，即分子电矩为零。
图3-4
O l
C
O
-q/2 +q -q/2
CO
分子
有极分子——电介质分子正、负电荷之中心不重合。
即使分子0=静q ，但正、负电荷形成一固有电偶极矩分p。
例如：O H 2分子，如图3-5所示，其中
021≠+=p p p
分，有分子固有电偶极矩。
图3-5
无极分子组成的电介质，因每个分子对外不显电性，故整体介质对外不产生场；
有极分子组成的电介质，虽然
0≠分p
，但因排列杂乱无序，宏观小体积中
0=∑∆V
p 分
，宏观上仍对外不显电性，即不产生场E ' 。
综上可见，分p 是研究物质电性质的基元。
2、电介质极化的分类（考虑有外场0E
时）
当电介质放在外场0E
（称之为极化场）中，电介质发生极化，出现极化电
荷q '（ρ'、σ'，或称为束缚电荷），激发电场E '
（称为退极化场，或附加场）。
但两类介质极化的微观机制有别：
(1) 无极分子的位移极化
无极分子的正、负电荷中心重合，加外场0E
，将出现感应电矩，此过程可
视为正电重心（核）未动，而电子逆场位移——位移极化，如图3-6所示。
+ H
O 1050
-
H +
1p
2
p 0
21≠+=p p p
分0E 0E 0
E 加0
E 0
E 分
p
图3-6
(2) 有极分子的取向极化
外场0E 对有极分子的分p
有力矩作用：0E p L ⨯=分，使分p 转向/趋向外0
E 方向，使杂乱的各
分p 有向排列。
0E 越强，分p 有向排列越好。
各分p 在0E
方
向取向——取向极化。
无序−−
→−0
E 场有序， 各向同性→取向优化。
[综述]
一般地，以上兼而有之，在有极分子介质中取向极化占优势。
无论何种极化，外场0E
都要对介质分子做功，即介质储能、耗能。
至于分子电矩是固有的，还是感生的，对产生附加电场E '
并无两样，在这
个意义上可不予区别。
以后常用位移极化微观模型来研究问题。