54介质的电磁性质 本节学习向导: 1、介质的极化与磁化 2、介质中的麦克斯韦方程 3、介质的电磁性质 下页返回结束
§4 介质的电磁性质 本节学习向导： 1、介质的极化与磁化 2、介质中的麦克斯韦方程 3、介质的电磁性质 机动 目录 上页 下页 返回 结束
第一章第四节 介质的电性质 点建设课程
第一章第四节 河北师范大学重点建设课程 介质的电磁性质
介质的极化和磁化 ■介质: 介质由分子组成,分子内部有带正电的原子核及 核外电子,内部存在不规则而迅变的微观电磁场 ■宏观物理量 因我们仅讨论宏观电磁场,用介质内大量分子的 小体元内的平均值表示的物理量称为宏观物理量 (小体元在宏观上无限小,在微观上无限大)。 在没有外力场时,介质内宏观电荷、电流分布不 出现,宏观场为零。 下页返回结束
一、介质的极化和磁化 介质： 介质由分子组成，分子内部有带正电的原子核及 核外电子，内部存在不规则而迅变的微观电磁场。 宏观物理量： 因我们仅讨论宏观电磁场，用介质内大量分子的 小体元内的平均值表示的物理量称为宏观物理量 （小体元在宏观上无限小，在微观上无限大）。 在没有外力场时，介质内宏观电荷、电流分布不 出现，宏观场为零。 机动 目录 上页 下页 返回 结束
■分子分类 (1)有极分子:无外场时,正负电中心不重合,有分 子电偶极矩。但固取向无矩,不表现宏观电矩。 (2)无极分子:无外场时,正负电中心重合,无分子 电偶极矩,也无宏观电矩。 (3)分子电流:介质分子内部电子运动可以认为构成 微观电流。无外场时,分子电流取向无规,不出 现宏观电流分布。 °e8
分子分类 (1)有极分子：无外场时，正负电中心不重合，有分 子电偶极矩。但固取向无矩，不表现宏观电矩。 (2)无极分子：无外场时，正负电中心重合，无分子 电偶极矩，也无宏观电矩。 (3)分子电流：介质分子内部电子运动可以认为构成 微观电流。无外场时，分子电流取向无规，不出 现宏观电流分布。 机动 目录 上页 下页 返回 结束
介质的极化和磁化 没有外场作用 外加电场 〔a)外场使正、负电荷中心发生位移,形成定向排列电偶极短 外加电场 〔b〕外场使不规则的分布的固有电偶极矩,形成规则排列 介质的极化:介质中分子和原子的正负电荷在外加电场力的作 用下发生小的位移,形成定向排列的电偶极矩;或原子、分子 固有电偶极矩不规则的分布,在外场作用下形成规则排列 极化使介质内部或表面上出现的电荷称为束缚电荷。 °e8
介质的极化和磁化 极化使介质内部或表面上出现的电荷称为束缚电荷。 介质的极化：介质中分子和原子的正负电荷在外加电场力的作 用下发生小的位移，形成定向排列的电偶极矩；或原子、分子 固有电偶极矩不规则的分布，在外场作用下形成规则排列。 机动 目录 上页 下页 返回 结束
0→分 0→ 外加磁场 〔c)微磁偶极矩,在外磁场才的作用下发生定向排列」 介质的磁化:介质中分子或原子内的电子运动形成分子 电流,微观上形成不规则分布的磁偶极矩。在外磁场力 作用下,磁偶极矩定向排列,形成宏观上的磁偶极矩。 〔d)可移动的电苘在外磁场力的作用下形成定向运动 传导电流:介质中可自由移动的带电粒子,在外场力作 用下,导致带电粒子的定向运动,形成电流。 08
介质的磁化：介质中分子或原子内的电子运动形成分子 电流，微观上形成不规则分布的磁偶极矩。在外磁场力 作用下，磁偶极矩定向排列，形成宏观上的磁偶极矩。 传导电流：介质中可自由移动的带电粒子，在外场力作 用下，导致带电粒子的定向运动，形成电流。 机动 目录 上页 下页 返回 结束
二、介质存在时电场的散度和旋度方程 Pi-p P= piNal:dS=m·dS=PdS 极化强度 P=lim ∑p △→>0△p 2、极化电荷密度 由于极化,分子或原子的正负电荷发 pd=-P·dS生位移,体积元内二部分电荷因极化 而迁移到的外部,同时外部也有电荷 迁移到体积元内部。因此体积元内部 pp V.P有可能出现净余的电荷(又称为束缚 电荷) °e8
二、介质存在时电场的散度和旋度方程 1、极化强度 V p P i V = → lim 0 2、极化电荷密度 P P = − = − V S P dV P dS 介质 1 pi = p P = n p 由于极化，分子或原子的正负电荷发 生位移，体积元内一部分电荷因极化 而迁移到的外部，同时外部也有电荷 迁移到体积元内部。因此体积元内部 有可能出现净余的电荷（又称为束缚 电荷）。 S nql dS np dS P dS = = 机动 目录 上页 下页 返回 结束
(1)线性均匀介质中,极化迁出的电荷与迁入的电 荷相等,不出现极化电荷分布。 (2)不均匀介质或由多种不同结构物质混合而成的 介质,可出现极化电荷。 (3)在两种不同均匀介质交界 面上的一个很薄的层内,由于两 种物质的极化强度不同,存在极 化面电荷分布。 n↑/P6 p=-1·(2-P) 下页返回结束
（3）在两种不同均匀介质交界 面上的一个很薄的层内，由于两 种物质的极化强度不同，存在极 化面电荷分布。 （1）线性均匀介质中，极化迁出的电荷与迁入的电 荷相等，不出现极化电荷分布。 （2）不均匀介质或由多种不同结构物质混合而成的 介质，可出现极化电荷。 ( ) P2 P1 n P = − − n 机动 目录 上页 下页 返回 结束
3、电位移矢量的引入存在束缚电荷的情况下,总电 场包含了束缚电荷产生的场, V·P 般情况自由电荷密度可知,但束 缚电荷难以得到(即使实验得到极 VE=Pr+pp 化强度,他的散度也不易求得)为 计算方便,要想办法在场方程中 0 消掉束缚电荷密度分布。 V EE+P)=p 4、电场的散度、旋度方程 VD=P VXE aB D e+P 0 ot 它仅起辅助作用并不代表场量。它在具体应用中与电场强度 的关系可由实验或计算来确定 下页返回结束
3、电位移矢量的引入 存在束缚电荷的情况下，总电 场包含了束缚电荷产生的场，一 般情况自由电荷密度可知，但束 缚电荷难以得到(即使实验得到极 化强度,他的散度也不易求得)为 计算方便，要想办法在场方程中 消掉束缚电荷密度分布。 P P = − E P f ( 0 + ) = 它仅起辅助作用并不代表场量。它在具体应用中与电场强度 的关系可由实验或计算来确定。 0 f P E + = 4、电场的散度、旋度方程 D E P = 0 + = D t B E = − 机动 目录 上页 下页 返回 结束
介质存在时磁场的散度和旋度方程 1、磁化强度M=i△ 1102 M=n m 中2 2、磁化电流密度(矢量) 分0·e0 当介质被磁化后,由于分子电流 的不均匀会出现宏观电流,称为M∥M∥ 磁化电流。 元=「班ad=M,d V×M 机动目录上页下页返回结束
三、介质存在时磁场的散度和旋度方程 1、磁化强度 V m M i V = → lim 0 I J dS ni a dl M dl S L L m m = = = 2、磁化电流密度（矢量） mi=m M=n m 当介质被磁化后，由于分子电流 的不均匀会出现宏观电流，称为 磁化电流。 Jm M = 机动 目录 上页 下页 返回 结束