两块金属板间为真空时,板上的电荷与所施加的电压成正比: Qo=CoV 两板间放入绝缘材料,施加电压不变电荷增加了Q1, 有: Qo+Q1=CV 相对介电常数ε,:介电质引起电容量增加的比例。 Er=C/Co=(Qo+Q1)/Qo 电介质提高电容量的原因: 由于质点的极化作用,结果在材料表面感应了异性电荷,它们束缚住板上一部分电荷, 抵消(中和)了这部分电荷的作用,在同一电压下,增加了电容量。 结果:材料越易极化,材料表面感应异性电荷越多,束缚电荷也越多,电容量越大,相 应电容器的尺寸可减小
两块金属板间为真空时,板上的电荷与所施加的电压成正比: Qo=CoV 两板间放入绝缘材料,施加电压不变电荷增加了Q1, 有: Qo+ Q1 =CV 相对介电常数r :介电质引起电容量增加的比例 。 r=C/Co= (Qo+ Q1 )/Qo 电介质提高电容量的原因: 由于质点的极化作用,结果在材料表面感应了异性电荷,它们束缚住板上一部分电荷, 抵消(中和)了这部分电荷的作用,在同一电压下,增加了电容量。 结果:材料越易极化,材料表面感应异性电荷越多,束缚电荷也越多,电容量越大,相 应电容器的尺寸 可减小
极板上自由电荷密度: Q/A=C。V/A=(e。A/d)V/A=&。E (E-两极板间自由电荷形成的电场,也即宏观电场) 介电材料存在时极板上电荷密度D:等于自由电荷密度与束缚电荷密度之和: 由:er=(Q。+Q1)/Q。 得:e,Qo/A=(Q。+Q1)/A 有: 8,eoE=(Q。+Q1)/A=D D=。E+P=88,E=81E(8-绝对介电常数) P=(81-8o)E=8。(er1)E 电介质的电极化率以®:束缚电荷和自由电荷的比例: Xe=P/e-1)得:P=6oXeE(作用物理量与感应物理量间的关系)
极板上自由电荷密度: Qo/A= CoV/A=(o A/d)V/A= o E ( E-两极板间自由电荷形成的电场,也即宏观电场) 介电材料存在时极板上电荷密度D:等于自由电荷密度与束缚电荷密度之和: 由: r= (Qo+ Q1 )/Qo 得:r Qo /A = (Qo+ Q1 )/A 有: r o E = (Qo+ Q1 )/A= D D= o E+P= o r E = 1 E (l -绝对介电常数) P= (1- o )E = o ( r - 1) E 电介质的电极化率e:束缚电荷和自由电荷的比例: e=P/ oE= (r -1 ) 得: P= o eE(作用物理量与感应物理量间的关系)
宏观极化强度: P=EoXeE 式中,e为真空介电系数,8.85X1012Fm;X为电介质极化常数;E为宏观电场。 将介质的宏观电场E和宏观物理量P联系起来
宏观极化强度: 式中,ε0为真空介电系数,8.85×10-12 F/m;χ为电介质极化常数;E为宏观电场。 将介质的宏观电场E和宏观物理量P联系起来
7.1.2克劳修斯-莫索蒂方程 1.宏观电场E ⊙日⊙日日⊙ E 外加电场E外 E宏=E外+E1 1⊕田⊕田 E外一一由物体外部固定的电荷所产生的电场即极板上的所有电荷所产生。 E1一一构成物体的所有质点电荷的电场之和(退极化电场,即由材料表面 感应的电荷所产生)
7.1.2 克劳修斯-莫索蒂方程 1. 宏观电场E E宏=E外+E1 E1 外加电场E外 - + + + + - - - - + + - - + - + + + + - - - E外——由物体外部固定的电荷所产生的电场即极板上的所有电荷所产生。 E1——构成物体的所有质点电荷的电场之和(退极化电场,即由材料表面 感应的电荷所产生)
2.原子位置上的局部电场Eoc(有效电场) 晶体中作用于一个原子位置上的局部电场是外加电场E及晶体中其他原子所产生 的电场之和。 假设:有一个特定质点被一个足够大的球体所 包围,球外的电介质可看成连续的介质,同时,球 半径比整个介质小得多。 球外介质的作用E+球壳E2+球内E? Eoc=E外+E十E2+E3 E外 对于气体质点,其质点间的相互作用可以忽略,局部电场与外 电场相同。 对于固体介质,周围介质的极化作用对作用于特定质点上的局 部电场有影响 作用于介质中质点的内电场
2. 原子位置上的局部电场Eloc (有效电场) Eloc=E外+E1+E2+E3 晶体中作用于一个原子位置上的局部电场是外加电场E外及晶体中其他原子所产生 的电场之和。 假设:有一个特定质点被一个足够大的球体所 包围,球外的电介质可看成连续的介质,同时,球 半径比整个介质小得多。 球外介质的作用E1 +球壳E2+球内E3 对于气体质点,其质点间的相互作用可以忽略,局部电场与外 电场相同。 对于固体介质,周围介质的极化作用对作用于特定质点上的局 部电场有影响