介质和导体

介质导体有耗介质

1.导体

导体内含有大量自由电荷，没有外电场作用时，电荷均匀分布，宏观呈现电中性。

1)静电感应：外电场的作用导致导体中电荷重新分布而呈现出带电的现象。

静电平衡状态：导体内部和表面上都没有电荷的定向移动状态。

静电平衡条件：

a.导体内部任何一点的场强为零。

b.导体表面上任何一点的场强方向垂直于该点的表面。

2)等价条件：

静电平衡时，导体为等势体。

3)导体处于静电平衡时，导体内部没有净电荷，电荷只能分布在导体表面

上。

2.（电）介质

所谓电介质，所谓电介质，是指不导电的物质，即绝缘体，内部没有可以移动的电荷。若把电介质放入静电场中，电介质原子中的电子和原子核在电场力的作用下，在原子范围内作微观的相对位移。达到静电平衡时，电介质内部的场强也不为零。在外电场中电介质要受到电场的影响，同时也影响外电场。

1)电介质分为无极分子和有极分子

无极分子：没有外电场时，分子的正负电荷中心在无电场时是重合的，

没有固定的电偶极矩，介质内部电场强度为0。如H2、HCl4，CO2，N2，

O2等。

有极分子：分子的正负电荷中心在无电场时不重合的，有固定的电偶极

矩，如H2O、HCl等。但是在没有外电场作用的情况下，这些电偶极矩

分布杂乱无知，也使得介质内部的电场强度为0。

2)外电场作用下的电介质---电介质极化

在外电场的作用下，无极分子的正负电荷中心发生相对位移，而有机分子的电偶极矩出现有规律的排序，这两种机理都使得电介质内部电场强度不在为0。这种现象叫做电介质的极化。

非均匀介质极化后一般在介质内部都出现束缚电荷。在均匀介质内，束缚电荷只出现在自由电荷附近或者介质界面处。

3) 外电场作用于电介质时的高斯定理---电位移矢量的引进

真空中的高斯定理表达式为：

0f

ερ∇⋅=E f ρ为自由电荷密度。

当高斯定理用于电场作用下的电介质时，电荷密度要同时包括自由电荷密度f ρ以及束缚电荷密度p ρ，因此高斯定理的表达式为：

0+f p ερρ∇⋅=E

但是在现实应用中，自由电荷容易受实验条件的直接控制或观测，束缚电荷则不然，因此通常把束缚电荷密度p ρ从方程中消去更适宜于高斯定

理的应用。

()00+f p

f ερρερ∇⋅=∇⋅=E E +P

令0ε=D E +P

，则 f ρ∇⋅=D

上面引入的辅助量D 称为电位移矢量（注意：E 为物理量，D 仅仅为辅助量），通常应用过程中，用Maxwell 方程先求出电位移矢量D ，然后根据E 与D 的关系进而求出E 。

()00000e e γχεεεχεεεε==P E

D =

E +P +E =E =E

e χ称为介质的极化率，ε为介质的介电常数或者电容率，γε称为介质的

相对介电常数或者相对电容率。

3. 有耗介质