普通物理学第六版

电滞现象与电滞回线（以钛酸钡为例题）
P
t 120o C
P
t 120o C
Pr B
Ps
A
O
温度较高时，电极 化强度与电场强度 成正比。
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*二 电介质的极化
1.无极分子电介质的位移极化
加上外电场后，在电场作用下无极分子电介质分 子正负电荷中心不再重合，发生相对移动,出现分子 电矩。对均匀电介质，和电场方向垂直的两个面将分 别出现正负电荷，这些电荷不能离开电介质，也不能 在电介质中自由移动，称为束缚电荷或极化电荷。这 种在外电场作用下在电介质中出现极化电荷的现象叫 做电介质的极化。无极分子的极化在于正负电荷中心 的相对位移，称为位移极化。
p PSl
P
+ -S
+-
en
E
+-
+-
l
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这相当于薄片表面的极化电荷 q与薄片两表面分开距
离 l 的乘积。即
p PSl ql
因此，电介质薄片表面的极化电荷面密度就等于电 极化强度的大小：
P
上 设一en结为果薄假片定表了面薄单 片位P表法面e向n与矢PP量n垂，直则，一般情况下，
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两“无限大”极板间充有电 极化率为 e 均匀电介质。
E0
+ +
E
+
极板上自由电荷面密度为0 ， +
介质表面极化电荷面密度为 ， +
+
电介质内电场
+
+
+
E
E0
E
0 0
0
+
E0
P
0
E0 eE
所以 E E0
1 e
两板间电势差
U Ed 0d 0 (1 e )
+ +
+ +
++
+
+
++
+ ++
+
+
+
+
++
+
无外电场时 电矩取向不同
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f
pe
M pe E外
f
E外
加上外场
+ +
E外
pe转向外电场
+
+
+ +
+
两端面出现 极化电荷层
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三、 电极化强度
单位体积内分子电矩的矢量和称为该点的电极
自由电荷和极化电荷激发的静电场特性相同，因而
有电介质存在时，电场强度环路定理仍成立，即
E dl 0 ，这里的场强是介质中的合场强 L
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例题7-28半径R 的介质球被均匀极化，极化强度为 P。
求：(1) 介质球表面上的极化面电荷的分布；(2) 极化
面电荷在球心处激发的电场强度。（3）若该介质是放
， 0 ； 0及 π， 最大。
2
（2） 在球面上取环带 d
dq 2πR2 sin d P2πR2 sin cos d
在球心处的场
dE
dq
4π 0R2
cos
P
2 0
s in
cos2 d
E dE π P sin cos2 d P
0 2 0
3 0
E 沿x轴负方向。
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充满电介质时的电容为
C q S 0 (1 e )S
UU
d
(1 e )C0
相对介 电常量
又 C r0S 比较可得 r 1 e
d
电介质的介电常量或电容率 r 0 (1 e ) 0
电介质内部场强减弱为外场的1/r，这一结论并不
普遍成立，但是场强减弱却是比较普遍的。
*一 电介质的电结构
电介质分为两类:有极分子电介质和无极分子电 介质。
有极分子：分子的正电荷中心与负电荷中心不重
合。它们相当于一对距离极近的等值异号点电荷，设
它们的重心距离为l，等效电偶极矩为
pe ql
O
l
负电荷 中心
方向：由负电荷中心指向正 +H 电荷中心。
+
+H
正电荷中心
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介质极化所产生的极化电荷面密度等于电极化强度 沿介质表面外法线的分量。
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五、介质中的静电场
空间任一点总电场
总电场
E E0 E
束缚电荷电场
外电场
由于电介质中，外电场与极化电荷的电场方向相反,
所以电介质中的合场强总小于外场强。
电极化率
电极化强度与总电场的关系
P e0E
服从上式极化规律的电介质叫各向同性线性电介质。
在均匀的外电场中，求电介质球内的电场强度。
解：取球心O为原点，取与P 平
行的直径为球心轴线，由于轴
en
对称性，表面上任意点 A 的极
化( 电是荷A面点密P矢度量 和只外和法 角en有线关间
P
A
+ +
+
O
+ +
x
Hale Waihona Puke Baidu
+
的夹角)
（1) 球面上任一点
P
en
P cos
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右半球面上 0 左半球面上 0
水、氨、O一氧化碳、氯化N氢等分H子即为有Cl极分p子H。
H
HCl
Hp
Hp H
有极分子电介质可看作大量电偶极子的聚集体，电
偶极子方向杂乱无章的排列，所有电偶极子矢量和
为零，电介质呈电中性。
H
无极分子：分子的正电荷中
心与负电荷中心重合。等效
C H
电偶极矩为零。如氦、氮、 He 甲烷的分子。
H
H
CH4
P
d
r
dE
+ + +
+
x
+
+
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介质球放入前电 场为一均匀场
极化电荷的电场
E
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介质球放入后电场线发生弯曲
+++++++
E
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介质球内的场强已
经在例题题中求出为
E
P
30
E与 E0方向相反
E
E0
P
3 0
P e0E
故
E
r
3
化矢量，用
P
表示
P
p
V
单位： C m2
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四、电极化强度与极化电荷的关系
极化电荷是电介质极化产生的，对于均匀电
介质，极化电荷只集中在表面层或两种不同的界 面层里。电介质的极化强度必然和极化电荷之间 存在联系。
设有一厚为l 、表面积 为S的均匀电介质薄片 放置在均匀电场E中。 薄片总的电偶极矩是 电极化强度的大小与 薄片体积的乘积，即
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e
无外电场时
pe
0
f
pe
E外
f
l
加上外电场后 pe 0
极化电荷
极化电荷
+
+ +
E外
+
++
+
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2.有极分子的取向极化
无外电场时，有极分子电矩取向不同，整个 介质不带电。
在外电场中有极分子的固有电矩要受到一个力 矩作用，电矩方向转向和外电场方向趋于一致,这 种极化称有极分子的取向极化。
2
E0
+++++++
靠近球的外部空间，上下区域， 合场强减弱；左右区域，合场 强增强。
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*六、铁电体 压电体 永电体
铁电体
铁电性： 电极化规律具有复杂的非线性，并且撤 去外场后能保留剩余极化，这种性质叫 铁电性。
铁电体：具有铁电性的电介质，如钛酸钡陶瓷、酒 石酸钾钠单晶。
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