大学物理 —— 静电场中的电介质(1)
今日一言：
受身无间者永远不死，寿长乃无间地狱中之大劫。
——《涅盘经》
大学物理 —— 静电场中的导体 电介质(2)
12.2 静电场中的电介质
目录
- 12.1 静电场中的导体
- 12.1.1 导体的静电平衡
- 12.1.2 空腔导体和静电屏蔽
- 12.1.3 有导体存在时静电场的分析计算
- 12.2 静电场中的电介质
- 12.2.1 电介质及其极化
- 12.2.2 电介质中的电场强度
- 12.2.3 电位移矢量 电介质中的高斯定理
- 12.2.4 有电介质存在时静电场的分析计算
- 12.3 电容 电容器
- 12.3.1 孤立导体的电容
- 12.3.2 电容器的电容
- 12.3.3 电容器的连接
- 12.4 电场的能量
- 12.4.1 带电电容器的能量
- 12.4.2 电场的能量和能量密度
12.2.1 电介质及其极化
电介质除了具有电气绝缘性能外，在电场作用下的电极化是它的一个重要特性。
1.电介质的电结构及其分类
无极分子： 在无外电场时分子正负电荷中心重合。
有极分子： 无外电场时分子正负电荷中心不重合。
2. 电介质的极化
电介质的极化： 在外电场的作用下介质表面出现极化电荷的现象。
极化电荷（束缚电荷）：
- 极化电荷所产生的电场不足以将介质中的电场完全抵消。
- 极化电荷受到附近原子的束缚，只能在原子尺度内作微小唯一。
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感应电荷是物质中的自由电荷,这些电荷不受原子、分子的束缚,可以在物质中相对自由地活动,比如说金属原子的最外层电子电离出来,就可以在金属中到处游走.
而极化电荷是那些仍然受到原子、分子束缚的电子所引起的,这些电荷虽受原子和分子的束缚,但受到电场影响时,位置上还是会有所倾向,从而表现出电性.
无极分子的电极化 —— 位移极化
无极分子中正负电荷中心在外电场的作用下发生相对位移而使介质表面产生极化电荷。
有极分子的电极化 —— 取向极化
有极分子中原先固有的电偶极矩在外电场作用下转向外电场方向而使介质表面产生极化电荷。
在电介质内部附加电场处处和外电场的方向相反，其后果是使总电场比原来的电场减弱。
12.2.2 电介质中的电场强度
电介质中的场强
场强: 自由电荷与极化电荷共同产生。
场强大小
各向同性均匀电介质
真空或空气 的相对电容率等于1。
其它电介质 的相对电容率大于1。
密度：
12.2.3 电位移矢量 电介质中的高斯定理
真空中的高斯定理：
在有电介质的情况：
电位移矢量
-------------- 稍微分割 -----------------
- 电位移矢量是为了简化计算而引入的辅助矢量。
- 上式虽然是从特殊情况下导出的式子，但普遍适用。
- 电场线起于任意正电荷而止于任意负电荷。电位移线起于正的自由电荷而止于负的自由电荷。
12.2.4 有电介质存在时静电场的分析计
