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
无外电场时, 有外电场时：
力矩产生的效果总是力图使电偶极矩 pe转向 E
电介质分子的微观电结构和重心模型
1 电介质分子的微观电结构
电介质是由电中性分子或者电中性晶胞构成 气态、液态、非晶固态：电中性分子
晶体：电中性晶 胞
所谓电中性，并不是没有电荷，而是分子中所有电荷的代数和为零。
电介质分子的微观电结构和重心模型
2、 “重心”模型
场点离分子的距离远大于分子本身的线度时，可以 认为分子内所有的正负电荷分别集中在两个几何点上， 这两个几何点分别称为正负电荷的“重心”。
重心模型 电介质分子－－－－等效偶极子
电中性分子在远处激发的电场近似等于全部正负电荷 分别集中在各自重心时所激发的电场。
电介质分子的微观电结构和重心模型
3、电介质分子的分类 无极分子电介质 电介质分子 有极分子电介质 （1）无极分子： （例如： CO2 、H2 、N2 无外场作用下，正负电荷重心重合； 整个分子无电偶极矩。 ） ±

有外电场时：
。
E0
由于分子热运动,分子偶极 矩的方向杂乱无章
pe 0
p
i
e
0
分子偶极矩在电场作用 下转向，不同程度的转 向电场的方向
p
i
e
0
外场强越强↑，分子电矩趋向电场方向的一致性就越好， 沿电场方向排列越整齐，电偶极矩的矢量和越大。
电介质的极化
无极分子的位移极化
+ + +
电介质的极化
一 二 三 电偶极子 电介质分子微观电结构和重心模型 电介质分子的极化机制
电偶极子
1 基本概念 两个相距很近，且带等量异号的点电荷被称 为电偶极子。
lBiblioteka -q+q l ：从-q 指向+q 的矢量
电偶极矩(electric moment) ：
pe ql
电偶极子在电场中会出现什么样的变化呢？
电偶极子
2 电偶极子在均匀电场中所受的合力与力矩 受力分析 q F F F 0
M ql E pe E
o
pe E sin
F qE
E
F qE
p ql
q
一致的方向。 pe E力矩最大；pe / / E力矩最小。 可见：