第三章静电场中的电介质.ppt

真空中的静电场是一种理想化的情况
物质按导电性能的不同分为三类:
导体,电介质,半导体
静电场中总会存在其它物质
第三章有电介质存在时的静电场
引入:
本章主要讨论存在电介质时的静电场
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导体
有金属导体存在时的静电场
产生附加电场
影响原电场
导体在外电场的作用下,产生静
电感应现象, 出现感应电荷
总电场变为:
回顾:
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电介质
有电介质存在时的静电场
导体在外电场的作用下,产生极化
现象, 出现极化电荷
产生附加电场
总电场变为:
影响原电场
导体
类似
3
研究内容:


定性分析
简单的定量计算
:极化现象
第三章有电介质存在时的静电场
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§3-1 静电场中的电介质
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所谓电介质,是指不导电的物质,即绝缘体,内部几乎没有可以移动的电荷,电荷处于束缚状态
若把电介质放入静电场中,电介质原子中的电子和原子核在电场力的作用下,在原子范围内可以作微观的相对移动。
一、电介质
电介质的电结构:
物质的电结构:
核外电子受原子核的作用力较大,电子被束缚在它所属原子核周围。
电介质在静电场中将表现出与导体根本不同的行为和性质
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金属导体
通常的金属导体都是以金属键结合的晶体,处于晶格结点上的原子很容易失去外层的价电子,而成为正离子。
正离子只能在晶格结点上做微小振动而脱离原子核束缚的价电子可以在整个金属中自由运动,称自由电子。
自由电子
正离子
无外电场时:
自由电子作无规则的热运动。
有外电场时:
导体中的自由电子在电场力的作用下作宏观定向运动。
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引出
+ + + + + + +
- - - - - - -
+ + + + + + +
- - - - - - -
未加入电介质:
加入电介质:
二、电介质的极化现象
充满电介质电容器的电容是真空时电容的倍。
★结论:
充满电介质电容器的电势差是真空时电势差的倍。
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—称电介质的相对电容率(相对介电常数)。
—称电介质的电容率
(介电常数) 。
是表征电介质电学性质的物理量(纯数)。
空气:
一般电介质:
导体:
电介质的相对电容率
电介质的电容率
空气:
真空r= 1
空气(0℃,1atm) r=
纯水(0℃,1atm) r= 80
玻璃r= 5—10
钛酸钡r= 103—104
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演示实验结论:
在电容器中加入电介质,引起两极板间电势差减小,电容增大
?
导体板
+q
–q
+ + + + +
–––––
+ + + + +
–––––
定量分析导体板插入电容器前后,电容器极板间电势差,以及电容的变化
插入前:
+q
–q
+ + + + +
–––––
d
S
d
t
插入后:
电势差:
电容:
减小
增大
10