62介质的极化 621极化现象及其物理量 1.具有一系列偶极子和束缚电荷的极化现象 真空 E ●自由电荷 偶极子口束缚电荷
真空 － + + + + － － － E － + + + + － － － － + + － － + + － + － + － + － + － + － + － + － + － 自由电荷 + － 偶极子 束缚电荷 1. 具有一系列偶极子和束缚电荷的极化现象 6.2.1 极化现象及其物理量 6.2 介质的极化
2.物理量 电极化:在外电场作用下,介质内的质点(原 子、分子、离子)正负电荷重心的分离,使其 转变成偶极子的过程。 或在外电场作用下,正、负电荷尽管可以逆向 移动,但它们并不能挣脱彼此的束缚而形成电 流,只能产生微观尺度的相对位移并使其转变 成偶极子的过程。 偶极子:构成质点的正负电荷沿电场方向在有 限范围内短程移动,形成一个偶极子
电极化：在外电场作用下，介质内的质点（原 子、分子、离子）正负电荷重心的分离，使其 转变成偶极子的过程。 或在外电场作用下，正、负电荷尽管可以逆向 移动，但它们并不能挣脱彼此的束缚而形成电 流，只能产生微观尺度的相对位移并使其转变 成偶极子的过程。 偶极子：构成质点的正负电荷沿电场方向在有 限范围内短程移动，形成一个偶极子。 2. 物理量
E q偶极子 电偶极矩μ:μ=ql(单位:库仑·米) 电偶极矩的方向:负电荷指向正电荷。电偶极矩的方向与 外电场的方向一致。 质点的极化率α:a=μEm,表征材料的极化能力。 局部电场Em:作用在微观质点上的局部电场 介质的极化强度P:P=∑μV单位介质体积内的电偶极矩 总和。或束缚电荷的面密度
电偶极矩 ：=ql（单位：库仑 · 米） 电偶极矩的方向：负电荷指向正电荷。电偶极矩的方向与 外电场的方向一致。 质点的极化率： = /Eloc ，表征材料的极化能力。 局部电场Eloc ：作用在微观质点上的局部电场。 介质的极化强度P：P= /V单位介质体积内的电偶极矩 总和。或束缚电荷的面密度。 ± -q +q l E 偶极子
3介质的极化强度与宏观可测量之间的关系 单位板面上束缚电荷的数值(极化电荷密度)可以用单位 体积材料中总的偶极矩即极化强度P来表示。 设N是体积V内偶极矩的数目,电偶极矩相等于两个异号 电荷±Q乘以间距d,则: P=Nu/=Qd/V=Q/A Q P ((+
－ + + + + － － － － + + － － + + － + － + － + － + － + － + － + － + － 单位板面上束缚电荷的数值(极化电荷密度）可以用单位 体积材料中总的偶极矩即极化强度P来表示。 设N是体积V内偶极矩的数目，电偶极矩相等于两个异号 电荷Q乘以间距d，则： P= N /V = Q d/V= Q/A － + + － － + P －Q + Q 3 介质的极化强度与宏观可测量之间的关系
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: 两板间放入绝缘材料,施加电压不变电荷增加了Q1, 有 相对介电常数er:介电质引起电容量增加的比例。 Er=CC。=(Q0+Q1)/Q 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