5-2 电位移 有介质时的高斯定理.ppt
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1、第五章静电场中的导体和电介质5 2 电位移 有电介质时的高斯定理 电介质及其极化 polarization 一.电介质的微观图象 + - +- + 有极分子polar molecules 无极分子non 无外场时: 有极分子 无极分子 印 袁 姐 郡 傲 沿 寇 养 任 肩 庭 河 段 糖 舅 飘 纪 臼 牟 甘 属 弃 馅 捆 租 马 槛 语 兔 竹 包 试 5 - 2 电 位 移 有 介 质 时 的 高 斯 定 理 5 - 2 电 位 移 有 介 质 时 的 高 斯 定 理 第五章静电场中的导体和电介质5 2 电位移 有电介质时的高斯定理 二.电介质分子对电场的影响 1.无电场时电中性 热
2、运动-紊乱 2. 有电场时 有极分子介质均匀 位移极化 displacement 边缘出现 电荷分布 无极分子介质 称极化电荷 或称 束缚电荷 Polarization charges bound charges 取向极化 (orientation polarization) 共同效果 镶 祸 浩 辽 候 绸 媒 卧 厕 儡 足 心 怯 水 该 玲 涪 定 夹 县 迹 潘 绚 臼 侨 下 匹 疲 姻 藉 碳 铬 5 - 2 电 位 移 有 介 质 时 的 高 斯 定 理 5 - 2 电 位 移 有 介 质 时 的 高 斯 定 理 第五章静电场中的导体和电介质5 2 电位移 有电介质时的高斯定理
3、 电偶极子排列的有序程度 反映了介质被极化的程度 排列愈有序说明极化愈烈 量纲 3.描述极化强弱的物理量-极化强度 Polarization vector 宏观上无限小 微观上无限大 的体积元 定义 单位 每个分子的 电偶极矩 疗 商 滇 拐 绎 晋 该 圃 犯 烹 屁 蛋 庐 盖 阀 印 休 吧 旷 荐 贩 娩 腾 行 娟 盘 稳 搅 何 剥 庙 侩 5 - 2 电 位 移 有 介 质 时 的 高 斯 定 理 5 - 2 电 位 移 有 介 质 时 的 高 斯 定 理 第五章静电场中的导体和电介质5 2 电位移 有电介质时的高斯定理 三.极化强度 与极化电荷的关系 1.小面元dS对面S内极化
4、电荷的贡献 在已极化的介质内任意作一闭合面S S 将把位于S 附近的电介质分子分为两部分 一部分在 S 内 一部分在 S 外 电偶极矩穿过S 的分子对S 内的极化电荷有贡献 分子数 密度 外场 在dS附近薄层内认为介质均匀极化 志 嫡 将 痘 哲 壤 侨 吗 尖 财 娜 号 监 孵 涌 撩 意 纹 鹿 斗 裙 默 玄 勿 悲 赎 锡 灰 茶 亨 展 口 5 - 2 电 位 移 有 介 质 时 的 高 斯 定 理 5 - 2 电 位 移 有 介 质 时 的 高 斯 定 理 第五章静电场中的导体和电介质5 2 电位移 有电介质时的高斯定理 如果 /2 落在面内的是负电荷 如果 /2 落在面内的是正
5、电荷 所以小面元ds对面内极化电荷的贡 献 2.在S所围的体积内的极化电荷与 的关系 范 卖 圣 喀 彭 细 迎 凭 岳 益 兽 润 婪 姐 拔 悸 姻 肇 捏 伏 乌 国 福 慎 幅 乌 哭 衷 韶 氯 锑 宝 5 - 2 电 位 移 有 介 质 时 的 高 斯 定 理 5 - 2 电 位 移 有 介 质 时 的 高 斯 定 理 第五章静电场中的导体和电介质5 2 电位移 有电介质时的高斯定理 介质外法线方向 内 3.电介质表面极化电荷面密度 娜 魁 更 希 吊 证 擂 似 侨 魔 题 值 张 著 篱 邯 票 陵 奢 檀 舵 挛 锁 迭 驭 屑 饵 巾 掳 鳖 榜 让 5 - 2 电 位 移
6、 有 介 质 时 的 高 斯 定 理 5 - 2 电 位 移 有 介 质 时 的 高 斯 定 理 第五章静电场中的导体和电介质5 2 电位移 有电介质时的高斯定理 四.电介质的极化规律 1.各向同性线性电介质 isotropy linearity 2.各向异性线性电介质 anisotropy 介质的电极化率 无量纲的纯数与无关 与、与晶轴的方位有关 上熔化的石蜡呈圆形 上熔化的石蜡呈椭圆形 玻璃片 云母片 神 路 铬 晰 私 札 刮 模 糊 奥 贮 召 眼 轿 弱 芳 氮 绎 卖 危 简 丘 泵 躯 散 疲 迅 肋 则 雷 坪 届 5 - 2 电 位 移 有 介 质 时 的 高 斯 定 理 5
7、 - 2 电 位 移 有 介 质 时 的 高 斯 定 理 第五章静电场中的导体和电介质5 2 电位移 有电介质时的高斯定理 五.自由电荷与极化电荷共同产生场 例1 介质细棒的一端放置一点电荷 求:板内的场 解:均匀极化 表面出现束缚电荷 内部的场由自由电荷和束缚电荷共同产生 例2 平行板电容器 自由电荷面密度为 充满相对介电常数为 的均匀各 向同性线性电介质 P点的场强? 共同产生 窜 噎 舍 颇 过 博 惊 仆 泵 奄 桨 馏 顺 召 卤 陇 澎 腿 乃 禁 虏 旭 房 豁 践 懦 伶 蛮 俘 律 晰 豫 5 - 2 电 位 移 有 介 质 时 的 高 斯 定 理 5 - 2 电 位 移 有
8、 介 质 时 的 高 斯 定 理 第五章静电场中的导体和电介质5 2 电位移 有电介质时的高斯定理 单独 普遍? 共同产生 联立 均匀各向同性电介质充满 两个等势面之间 泞 浦 经 肿 濒 诞 矩 事 垣 灰 晒 汝 届 挂 磅 感 荤 奖 武 虏 做 对 瓤 曝 缉 泡 拭 篮 篱 拐 由 乾 5 - 2 电 位 移 有 介 质 时 的 高 斯 定 理 5 - 2 电 位 移 有 介 质 时 的 高 斯 定 理 第五章静电场中的导体和电介质5 2 电位移 有电介质时的高斯定理 由于电介质极化后会出现束缚电荷, 空 间某点的电场应是由 ? 电荷产生? 由自由电荷与束缚电荷共同产生。 怎样求E
9、? “先得知道E 才能求出E ”, 情况复杂。 引入一辅助矢量 ? 六.电位移矢量有电介质时的的高斯定理 本想求E ,情况是 塑 亿 合 遣 湿 胚 肠 贰 篙 个 菊 痒 溅 牺 悯 辉 骏 饮 蔓 巾 牧 滓 戌 访 嵌 礁 高 苇 轩 怀 唾 惕 5 - 2 电 位 移 有 介 质 时 的 高 斯 定 理 5 - 2 电 位 移 有 介 质 时 的 高 斯 定 理 第五章静电场中的导体和电介质5 2 电位移 有电介质时的高斯定理 1.电位移矢量 D D 由真空中的高斯定理 q内应包括高斯面所包围的自由电荷 与束缚电荷。 q内= qf内+q内 由前,高斯面包围的束缚电荷为 于是 的高斯定理
10、 玄 护 返 藕 记 愧 坪 池 悠 婪 匹 戒 诲 兑 谁 出 啥 皖 庐 睹 帅 侦 哄 埔 厌 祭 诽 搁 收 吞 病 潜 5 - 2 电 位 移 有 介 质 时 的 高 斯 定 理 5 - 2 电 位 移 有 介 质 时 的 高 斯 定 理 第五章静电场中的导体和电介质5 2 电位移 有电介质时的高斯定理 引入电位移矢量 量纲 单位 C/m2 的高斯定理 D 通过任意封闭曲面的电位移通量 等于 该封闭面所包围的自由电荷的代数和。 自由电荷 叫 坷 藕 存 工 盼 匆 轮 盾 塔 焰 瘫 包 饿 棱 坚 描 妈 径 白 浦 窗 凿 虱 潮 忌 钾 矩 铣 颊 吹 接 5 - 2 电 位
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