文档介绍：3 有介质时的高斯定理
实验:插入电介质后,电压变小
>1……介质的
相对介电常数
(相对电容率)
随介质种类和
状态而改变,无量纲,
可实验测定。
为什么插入电介质
会使电场减弱?
电介质这类物质中,没有自由电子, 不导电,
但可以极化。
电介质分子可分为有极和无极两类:
(1)分子中的正电荷等效中心与负电荷等效中心
重合的称为无极分子(如H2、 CH4、CO2)
感应电偶极矩
l
无极分子
无极分子在电场中,
正负电荷中心会被
拉开一段距离,产生
感应电偶极矩,这
称为位移极化。
1电介质的极化
(2)分子中的正电荷等效中心与负电荷等效中心
不重合的称为有极分子(如 HCl、H2O、NH3 )
有极分子在电场中,
固有电偶极矩会转向
电场的方向,这称为
转向极化。
l
有极分子
固有电偶极矩
说明:
(2)由于热运动, 不是都平行于。
电场越强, 的排列越整齐。
(1)静电场中,有极分子也有位移极化,
但主要是转向极化;
总之,不管哪种电介质,极化机制虽然不同,
放到电场中都有极化现象,都会出现极化电荷
(也叫束缚电荷)。
例如左图的左右表面上就有极化电荷。
正是这些极化电荷
的电场削弱了电介
质中的电场。
电介质的击穿
当外电场很强时,电介质的正负电中心
有可能进一步被拉开,出现可以自由移动的
电荷,电介质就变为导体了,这称为击穿。
电介质能承受的最大
电场强度称为该电介质
的击穿场强,
或介电强度。
例如. 空气的击穿场强
约 3 kV/mm.
问题:有电介质时,静电场有什么规律?
电介质
q0
q
q内
q0内
′
S
P
对P点,
2. 的高斯定律
插入电介质后,电压变小
我们设法在方程中替换掉
问题: 有电介质时,如何求?
当电介质充满两个等势面之间的空间时,该空间的场强等于真空时场强的 1/ r 倍。
因为在真空中,高斯定理为:
介质中总场强为:
介质中的高斯定理写为:
引入辅助物理量---电位移矢量 D:
介质中的高斯定理又写为:
…的高斯定理
即通过任意封闭面的电位移的通量等于
该封闭面所包围的自由电荷的代数和。
的高斯定律更普遍,当没有电介质
时, 即r=1, 就过渡到真空中的高斯定律了。
说明:
,我们就可以先从的高
斯定理求出来;然后再求出来。