电偶极子 一对等量异号电荷 q° →+q:称为极轴 定义:电偶极矩(电矩)P=q 当研究的场点的位置>时,把这样的系统称为电偶极子 匀强电场中 E1、受电场力F=+qE+(-q)E=0 2、受力矩M=×F=2×2×qE q1×E=P×E 3、具有的电势能 W=+qu, -qu =q(u, -u)=-qEl cos 6=-PeE 静电场
静电场 1 电偶极子 一对等量异号电荷 −q +q l l ：称为极轴 定义：电偶极矩（电矩） P ql e = 当研究的场点的位置 r l 时，把这样的系统称为电偶极子。 匀强电场中 −q +q l 1、受电场力 F qE q E = + + − = ( ) 0 2、受力矩 2 2 = = l M r F qE = ql E = P E e 3、具有的电势能 W qu qu q u u ( ) = + − = − + − + − = −qEl cos = − P E e E O
讨论: M=0 电偶极子 ∥/E =-PE稳定平衡在电场中使 自己处于能 2P//-E M=0 WW=PE 非稳定平衡|量较低的稳 定状态。 非匀强电场中 F=+qE-qE≠0 M=P×E trong W=-P·E 电偶极子一面转向稳定平衡位 置,一面向场强较大的方向移动 静电场
静电场 2 讨论： 0 // e e M P E W P E = = − 0 // e e M P E W P E = − = 1、 2 稳定平衡 非稳定平衡 电偶极子 在电场中使 自己处于能 量较低的稳 定状态。 非匀强电场中 ' 0 e e F qE qE M P E W P E = + − = = − −q +q −q +q 电偶极子一面转向稳定平衡位 置，一面向场强较大的方向移动
§8.9静电场中的电介质 一、电介质对电场的影响 +o 中学实验将介质板插入带有一定电量的平行板电容 器中,其电场强度和电势差的变化 E E 介质中电场减弱 电介质的相对介电常数。 真空中的介电常数:1=885×102C2Nm2 介质中的介电常数:E≥E0 介质中的相对介电常数:E 静电场
静电场 3 一、电介质对电场的影响 εr——电介质的相对介电常数。 §8.9 静电场中的电介质 r 中学实验 0 r u u = r E E 0 = uu0 将介质板插入带有一定电量的平行板电容 器中，其电场强度和电势差的变化 +Q + -Q + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - ——介质中电场减弱 0 1 r = 真空中的介电常数： 介质中的介电常数： 介质中的相对介电常数： 12 2 1 2 0 8.85 10 C N m − − − = 0
二、电介质分子的电结构特征 无极分子 H 有极分子 04°○H H○ ○H CHA H20 p-g 电介质的极化 1.无电场时(由于分子热运动而排列的杂乱无章) 无极分子 有极分子 o。。 整体对外 不显电性 静电场
静电场 4 二、电介质分子的电结构特征 p ql = 无极分子 有极分子 三、电介质的极化 1. 无电场时（由于分子热运动而排列的杂乱无章） 无极分子 有极分子 整体对外 不显电性
电介质的极代过程 由由 A OOo- E=E0+E④ E=E 0 +E E E s E 无极分子的位移极化 有极分子的转向极化 静电场 5
静电场 5 + - p F’ F p - + F F ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + E0 - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + 电介质的极化过程 - - - + + + E' ' E = E0 + E E0 无极分子的位移极化 E0 - - - + + + E0 E' ' E = E0 + E 有极分子的转向极化
有外场时 E 无极分子 束缚电荷σ 白+白白∈ 位被化9e ∈∈∈到 有极分子 +++++ E e④ p→>平行E P 0 E=Eo+E (分子「束缚电荷 取向极化 0 静电场
静电场 6 - - - - - - - + + + + + + + 2. 有外场时 (分子) 位移极化 束缚电荷´ E0 E ' E ' E E0 E = + • 无极分子 • 有极分子 ´ p E →平行 (分子) 取向极化 束缚电荷´
总述 电→【(放在电场中的 场个产生 电介质 介质表面出现 附加电场 极化电荷 介质中的电场=外电场+极化电场 E=E+E 撒去外场后,极化电荷消失,介质不显电性。 静电场 7
静电场 7 (放在电场中的) 电介质 电 场 介质表面出现 极化电荷 产 生 附加电场 总述 • 介质中的电场＝外电场＋极化电场 • 撤去外场后，极化电荷消失，介质不显电性。 0 E E E = +
小结 导体进入电场→相互作用过程→达到平衡后E内=0 →外表面出现感应电荷; 介质进入电场→相互作用过程→达到平衡后E内≠0 →外表面出现极化电荷。 2、感应电荷的出现,是导体中电子定向运动的结果 极化电荷的出现,是由于介质被极化,分子偶极子转向, 增大电距而引起的结果 3、自由电荷、感应电荷、极化电荷电性质相同,产生电场的 规律完全一样。 两种不同分子结构的电介质极化的微观机理不同,但宏观 表现的极化现象一样,在静电场中不必分开讨论。 静电场
静电场 8 小结 1、导体进入电场→相互作用过程→达到平衡后 →外表面出现感应电荷； 介质进入电场→相互作用过程→达到平衡后 →外表面出现极化电荷。 E内＝0 E内 0 2、感应电荷的出现，是导体中电子定向运动的结果； 极化电荷的出现，是由于介质被极化，分子偶极子转向， 增大电距而引起的结果。 3、自由电荷、感应电荷、极化电荷电性质相同，产生电场的 规律完全一样。 4、两种不同分子结构的电介质极化的微观机理不同，但宏观 表现的极化现象一样，在静电场中不必分开讨论
例无限大平行板电场。 E O 加入介质前的外场:所60 加入介质后的极化电场:E E=E+E 介质中的总电场: E=Eo-E 由实验所得结论:E E 0=0 静电场
静电场 9 例 无限大平行板电场。 0 E E E = + ' − + + ' − ' 加入介质前的外场： 0 0 E = 加入介质后的极化电场： 0 ' E ' = 介质中的总电场： 0 E E E = − ' 0 ' − = 由实验所得结论： 0 r E E = ' r − = 1 ' (1 ) r = −E0 ' E
四、介质中的高斯定理 电位移矢量D 定义D=0E,E=EE(单位:Cm2) 空间位置的单值函数 图示法描写电场:「线 画法与电场线完全相同。 始于正自由电荷,止于负自由电荷,不相交,不闭合 的通量:Φ=D.AS(均匀) D·dS(非均匀) 静电场 10
静电场 10 四、介质中的高斯定理 1. 电位移矢量 D • 定义 D E E 0 r = = （单位：C●m－2） ——空间位置的单值函数 • 图示法描写电场： D 线 画法与电场线完全相同。 始于正自由电荷，止于负自由电荷，不相交，不闭合 • D 的通量： = D D S D S = D dS （均匀） （非均匀）