文档介绍：位移极化
①位移极化 Displacement polarization
主要是电子发生位移
(2)电介质的极化(Polarization)
l
在外电场中的电介质分子
无外场下,所具有的电偶极矩称为固有电偶极矩。
在外电场中产生感应电偶极矩(约是前者的10-5)。
无极分子
取向极化
②取向极化 Orientation polarization
由于热运动这种取向只能是部分的,遵守统计规律。
1)无极分子只有位移极化,感生电矩的方向沿外场方向。
2)有极分子有上述两种极化机制,但取向极化是主要的,它比位移极化约大一个数量级。在高频下只有位移极化。
结论
有极分子
(3)极化电荷 Polarization charge or bound charge
在外电场中,均匀介质内部各处仍呈电中性,但在介质表面要出现电荷,这种电荷不能离开电介质到其它带电体,也不能在电介质内部自由移动。
我们称它为束缚电荷或极化电荷。它不象导体中的自由电荷能用传导方法将其引走。
在外电场中,出现束缚电荷的现象叫做电介质的极化。
位移极化
取向极化
极化电荷
极化电荷
无极分子
有极分子
+
++
分离后撤去电场,呈电中性
介质上的极化电荷
导体上的感应电荷
分离后撤去电场,一般都带电
少
多
内部一小体积可含净电荷
电荷只分布在表面
q
+
+
+
+
1) 宏观特点
电介质的极化(小结)
+
-
2) 极化机理
+
-
无极性
+
-
+
-
有极性
分子
宏观电介质
电偶极矩
极化了!
极化了!
极化电荷
极化电荷
二、电极化强度矢量
( 1 ) (电)极化强度──定量描述电介质极化程度的物理量
定义
V──宏观小、微观大,单位:C/m2
pi大小和方向都相同──均匀极化
( 2 ) 极化强度与极化电荷的关系
以均匀的位移极化为例。每个分子的正电荷中心相对于其负电荷中心都有一个位移l,则
q──分子所带的正电荷
n──单位体积电介质内的分子数
由于极化负电荷中心在该体积元内的所有分子,其正电荷中心都将越过面元dS到前侧去。则越过dS面的总电荷为
dS
θ
面元矢量
斜柱体体积
在电介质表面上,极化电荷的面密度
当<90°时,电介质表面上将出现一层正极化电荷;
当>90°时,电介质表面上将出现一层负极化电荷。
θ
θ
则通过闭合曲面S向外移动的极化电荷总量应为
由于极化而越过dS面向外移出闭合曲面S的电荷
根据电荷守恒定律,这等于闭合曲面S内净余的极化电荷总量的负值,故有
即任意闭合曲面的极化强度P 的通量,等于该曲面内的极化电荷总量的负值。
考虑一闭合曲面S,在S上取一小微元dS,
三、电介质的极化规律(各向同性介质)
各向同性电介质,在电场不太强时测得:
电介质在外电场下,其内部电场强度:
χ表征电介质材料的性质,与场强E无关,称为电介质的电极化率或极化率。不是常数,而是一个张量,又叫电介质的电极化张量。
(1)电极化率