《大学物理教程》课程教学资源（PPT课件讲稿，上册）第三篇 相互作用和场 第九章 电相互作用和静电场 § 9.7 静电场中的电介质（绝缘体）§9.8 电容、电容器

3.金属导体和电介质比较 金属导体 电介质(绝缘体) 有大量的 基本无自由电子,正负电荷 特征 自由电子 只能在分子范围内相对运动 模型 电子气” 电偶极子 与电场的 无极分子电介质:位移极化 相互作用 静电感应 有极分子电介质:转向极化 静电平衡 內部:分子偶极矩矢量和不 效果导体表面E表面为零∑≠0 宏观导体内E=02=0 感应电荷 60E 出现束缚电荷(极化电荷)

3. 金属导体和电介质比较 有大量的 自由电子 基本无自由电子，正负电荷 只能在分子范围内相对运动 金属导体 特征 电介质（绝缘体） 模型 与电场的 相互作用 宏观 效果 “电子气” 电偶极子 静电感应 有极分子电介质: 无极分子电介质: 转向极化 位移极化 静电平衡 导体内 导体表面 感应电荷 E = 0, = 0   =  0 E E⊥表面  内部：分子偶极矩矢量和不 为零 出现束缚电荷（极化电荷）   0 i pi 

4.极化现象的描述 ∑ 1)从分子偶极矩角度 △ 单位体积内分子偶极矩矢量和 极化强度。 设分子数密度:n P=ng,l 每个分子的偶极矩:q1L 实验规律: P=XEE 空间矢量函数介质 极化率总场E=E0+E x:由介质的性质决定,与E无关。在各向同性均匀介质 中为常数

4. 极化现象的描述 1) 从分子偶极矩角度 V p P i  =    单位体积内分子偶极矩矢量和 —— 极化强度。 P nq L   = 1 设 分子数密度：n 每个分子的偶极矩: q L  1 实验规律： P E   =  0 介质 极化率 总场 E = E + E    0 空间矢量函数  : 由介质的性质决定，与E无关。在各向同性均匀介质 中为常数

2)从束缚电荷角度 作如图斜圆柱:底面平行于介质表面;母线平行 于外电场,长度为分子正、负电荷中心距离。 n 0>0 质 0<0- 6 电介质 ds 电介质表面出现厚度l 的束缚电荷层 求移过面元dS的电量,即如图斜圆柱内的束缚电 荷电量dq dv=scos e dq=ng dv= ng, dsl cos 6=Pcos eds

dS l n   E +  q1 - + q1 - dq 2）从束缚电荷角度 作如图斜圆柱：底面平行于介质表面；母线平行 于外电场，长度为分子正、负电荷中心距离。 电介质表面出现厚度l 的束缚电荷层 求移过面元dS的电量，即如图斜圆柱内的束缚电 荷电量dq' dV = dSl cos dq  = nq1 dV = nq1 dSl cos = PcosdS

作如图斜圆柱 o, dq= Pcos=Pn 军 ds o=P 极化面电荷密度等于极化强度的外法线分量 介质非均匀极化时,出现极化体电荷 ds 移过面元dS的电量 dq′= Pcos 6 dS P·d

作如图斜圆柱 P Pn S q = =   = cos d d , '  = Pn 极化面电荷密度等于极化强度的外法线分量 介质非均匀极化时，出现极化体电荷 dS l n   E +  q1 - + q1 - dq + dV S + + + + + + + + + + + + + + + + + + S  d P S q P S   d d cos d =   =  移过面元dS的电量