d电介质_7.ppt

d?? r rd?dr Ordr 2 d 2 πdπ Q Q r r R ?2 d d d π Q Q r r R ?? 0dd4π QUr??第四章静电场中的电介质 Dielectrics in Electrostatic Field 内容?电介质的极化?的高斯定律?电容器与电容?静电场的能量 D电介质——绝缘体(无自由电荷) § 静电场中的电介质 Dielectrics in Electrostatic Field ?+Q-Q E 0 U 0+Q-Q 1? r?—相对介电常数 r rUU EE?? 0 0,??变压器油: ? r~ 钛酸钡: ? r~10 3—10 4 铁电体电介质 E,U 电场被削弱: ----------------- ——束缚电荷或极化电荷 Polarization ——在外电场作用下,介质表面感生出束缚(极化)电荷的现象端面出现电荷++++++++++++ + + + + + + + + --- --- -- E ?? 0E ?束缚电荷的电场 E' 不能全部抵消 E 0 ,只能削弱总场 E 固有电偶极矩极性分子(Polar molecule) —极性电介质例如 HCl 、H 2O、 CO 分子正负电重心不重合有固有电偶极矩~ 10 ? 30 C·m 电偶极子模型 H 2O. .. OH H H O+H + p ?? p ql ??+ -分子正负电中心重合无固有电偶极非极性分子(Nonpolar molecule) 例如 H 2、O 2、 CO 2、 CH 4 4 CH HH C H HC H +H + H +H + 加外电场:外场取向与热混乱运动达到平衡。外E ?⑴微观机制①取向极化 Orientation polarization ——分子固有电矩在电场作用下择优取向无外电场:固有电偶极矩热运动,混乱分布,介质不带电。+++ + + ++ ++++ ++ +++ + + + +++ + + ++ ++ ②位移极化 displacement polarization 无外电场: 正负电荷重心重合,介质不带电加外电场: 产生感生电偶极矩主要是电子(云)移动外E ?+++++ + + ++ + ++ + ++ + ++ + + l ? p ? E ?f ? f??电介质中某点附近单位体积内分子电偶极矩的矢量和⑵宏观描述定义:极化强度 i??? pPV ?? SI单位: C/m 2实验表明:对于各向同性介质,有 0 ? ?? P E ? ?该点处的总场强分子的偶极矩体积元介质的极化率(polarizability) (纯数) dielectric breakdown ——外电场很强时,大量分子离解,介质变成导体介电强度(击穿场强):电介质所能承受的最大场强