1、電磁學第二章靜電場中的導體和電介質第1頁，共17頁，2022年，5月20日，6點45分，星期五極化后的效果：1）在介質表面出現束縛電荷2）在介質內部束縛電荷產生一個附加場E3）介質中的場強 E = E0+E E0 介質外的場強則有q0、q共同產生lE感應電荷(0)在外電場中的電介質分子第2頁，共17頁，2022年，5月20日，6點45分，星期五1、電極化強度矢量 二 、極化強度與極化電荷的關系2、極化強度與極化電荷的關系 是第i個分子的電偶極矩,單位是庫侖/米2 在介質中取一長度為dl，橫截面dS 的小圓柱體，該面法向與P 成，該體元內部極化可視為是均勻的。它可視為兩端具有電荷 dS的偶極矩,

2、第3頁，共17頁，2022年，5月20日，6點45分，星期五靜電場中均勻極化的介質球S所圍的體積內的極化電荷E退極化場總場強第4頁，共17頁，2022年，5月20日，6點45分，星期五解：例1、求均勻極化介質球在球心產生的退極化場。設極化強度矢量為P。第5頁，共17頁，2022年，5月20日，6點45分，星期五3、極化強度與場強的關系實驗表明:稱為電極化率或極化率, 它與 無關,與電介質的種類有關, 是介質材料的屬性三、電位移矢量、有電介質時的高斯定律第6頁，共17頁，2022年，5月20日，6點45分，星期五令電位移矢量稱為介電常量或電容率，r稱為相對介電常數 (電學的輔助量)自由電荷 通過

3、任一閉合曲面的電位移通量，等于該曲面內所包圍的自由電荷的代數和。電介質中的高斯定理第7頁，共17頁，2022年，5月20日，6點45分，星期五基本關系式：計算步驟：計算原則：場的疊加原理 介質中的高斯定理 （自由電荷和束縛電荷的分布均有對稱性）Q+-第8頁，共17頁，2022年，5月20日，6點45分，星期五解：例2、半徑為a的金屬球，帶有電量q0，球外緊貼一層厚度為b、相對介電常數為r1的均勻的固體介質，固體介質外充滿相對介電常數為r2的均勻的氣體電介質，假定r1 r2, 討論:D、E、P、電荷分布和。第9頁，共17頁，2022年，5月20日，6點45分，星期五第10頁，共17頁，2022年

4、，5月20日，6點45分，星期五a金屬球表面自由電荷分布固體金屬交界面極化電荷分布固體氣體交界面極化電荷分布第11頁，共17頁，2022年，5月20日，6點45分，星期五第12頁，共17頁，2022年，5月20日，6點45分，星期五+ + + - - - + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - -例3、兩塊靠近的平行金屬板間為真空，使它們分別帶有等量異號電荷直至電勢差U0=300V，這時保持兩板上的電量不變，將板間一半充以相對介電常數r=5電介質，求板間電勢差變為多少？解：如圖所設各量同理第13頁，共17頁，2022年，5月20日，6點45分，星期五+ +

5、 + - - - + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - -第14頁，共17頁，2022年，5月20日，6點45分，星期五 擊穿(breakdown)當外場很大時，電介質的絕緣性能遭到破壞。 所能承受的不被擊穿的最大場強叫做擊穿場強(breakdown field strength)擊穿場強所對應的電壓值叫做耐壓值擊穿場強所對應的電荷值叫做最大儲電量空氣 1.00059 3 (kV/mm)變壓器油 2.22.5 12 (kV/mm)云母 5.4 160 (kV/mm)第15頁，共17頁，2022年，5月20日，6點45分，星期五例3、一圓柱形電容器，外柱的直徑為4cm，內柱的直徑可以適當選擇。若其間充滿各向同性的均勻介質，該介質的擊穿場強是200V/cm，試求該電容器可能承受的最高電壓。（自然對數的底e=2.718