《電介質(zhì)的極化》ppt課件

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1、2.2電介質(zhì)的極化第二章靜電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì)一、電介質(zhì)的分子二、電介質(zhì)的極化2.1電介質(zhì)對電場的影響1.3電容和電容器一、電容二、電容器1平行板電容器2球形電容器3圓柱形電容器三、電介質(zhì)對電容的影響、耐壓問題作業(yè)：2-11、2-14，2-17§2靜電場中的電介質(zhì)2.3電極化強度和極化電荷的關(guān)系11.3電容器和電容一、電容定義：升高單位電壓所需的電量為該導(dǎo)體的電容。單位：[庫侖/伏特]稱作法拉或記為[C/V]。孤立導(dǎo)體的電容與導(dǎo)體的形狀有關(guān)，與其帶電量和電位無關(guān)。水容器的容量孤立導(dǎo)體是指附近無其它帶電體或?qū)w。若有，也足夠遠(yuǎn)，忽略影響微法微微法2二、電容器的電容：1平行板電容器平行板電

2、容器間無電介質(zhì)時：若兩個導(dǎo)體分別帶有等量異號的電荷q，周圍沒有其它導(dǎo)體帶電；其間電位差UAB，它們組成電容器的電容：通常采用靜電屏蔽或使場集中從而不受外界干擾。32球形電容器兩個同心的金屬球殼帶有等量異號電荷4特別是當(dāng)這就是孤立導(dǎo)體球的電容。53圓柱形電容器（同軸電纜）兩個長為L的圓柱體，圓柱面上帶有等量異號的電荷，其間距離R2?R1<

3、有電介質(zhì)時，它的電容變?yōu)椋航凶鲭娊橘|(zhì)的電容率或稱為介電常量。7充滿電介質(zhì)的球形電容器(兩球殼間有電介質(zhì))時的電容充滿電介質(zhì)的圓柱形電容器(兩圓柱間有電介質(zhì))時的電容耐壓是指電容器允許加在極板上的電壓。極板上電壓超出耐壓時，極板間的場強會擊穿電介質(zhì)，而損壞電容器。如電容器上標(biāo)有100?F25V,即允許的最高電壓25V。電容器是個儲能元件，電容和耐壓是它的兩個主要指標(biāo)。8四、電容器的串聯(lián)和并聯(lián)?并聯(lián)電容器的電容等效令9?串聯(lián)電容器的電容等效令10并聯(lián)電容器的電容等于各個電容器電容的和。串聯(lián)電容器總電容的倒數(shù)等于各串聯(lián)電容倒數(shù)之和。當(dāng)電容器的耐壓能力不被滿足時，常用串并聯(lián)使用來改善。如串聯(lián)使

4、用可用在稍高的電壓中，從而提高耐壓能力。并聯(lián)使用可以提高容量。電介質(zhì)的絕緣性能遭到破壞，稱為擊穿(breakdown)，有介質(zhì)后電容增大所能承受的不被擊穿的最大場強叫做擊穿場強(breakdownfieldstrength)，或介電強度(dielectricstrength)。11導(dǎo)體中有許多可以自由移動的電子或離子。然而也有一類物質(zhì)電子被束縛在自身所屬的原子核周圍或夾在原子核中間，這些電子可以相互交換位置，多少活動一些，但是不能到處移動，就是所謂的非導(dǎo)體或絕緣體。絕緣體不能導(dǎo)電，但電場可以在其中存在，并且在電學(xué)中起著重要的作用。從電場這一角度看，特別地把絕緣體叫做電介質(zhì)?！?靜電場中

5、的電介質(zhì)122.1電介質(zhì)對電場的影響電介質(zhì)在外電場中電介質(zhì)要受到電場的影響，同時也影響外電場。本章只限于討論各向同性的均勻的電介質(zhì)。是由大量電中性的分子組成的絕緣體。緊束縛的正負(fù)電荷在外場中要發(fā)生變化。以平行板電容器有電介質(zhì)與無電介質(zhì)時，極板上電壓的變化為例說明.13插入電介質(zhì)前后兩極板間的電壓分別用U0、U表示，它們的關(guān)系：+Q–Q+Q–Q靜電計測電壓是一個大于1的常數(shù)，其大小隨電介質(zhì)的種類和狀態(tài)的不同而不同，是電介質(zhì)的特征常數(shù)稱為電介質(zhì)的相對介電常數(shù)空氣的相對介電常數(shù)1.00059(0oC，1atm）14上述實驗表明：插入電介質(zhì)后兩極板間電壓減少，說明其間電場減弱了。電容增大了。電

6、場減弱的原因可用電介質(zhì)與外電場的相互影響，從微觀結(jié)構(gòu)上來解釋。15從電學(xué)性質(zhì)看電介質(zhì)的分子可分為兩類：無極分子、有極分子從它們在電場中的行為看：有位移極化和取向極化。下面將逐一討論。2.2電介質(zhì)的極化16①無極分子（Nonpolarmolecule）在無外場作用下整個分子無電矩。例如，CO2,H2,N2,O2,He②有極分子（Polarmolecule）在無外場作用下存在固有電矩例如，H2O,HCl,CO,SO2因無序排列對外不呈現(xiàn)電性。一、電介質(zhì)的分子電子云的正電中心17位移極化取向極化①位移極化Displacementpolarization主要是電子發(fā)生位移二、電介質(zhì)的極化：Po

7、larization②取向極化Orientationpolarization由于熱運動這種取向只能是部分的，遵守統(tǒng)計規(guī)律。18l在外電場中的電介質(zhì)分子無極分子只有位移極化，感生電矩的方向沿外場方向。無外場下，所具有的電偶極矩稱為固有電偶極矩。在外電場中產(chǎn)生感應(yīng)電偶極矩。有極分子有上述兩種極化機(jī)制,取向極化是主要的,較位移極化約大一個數(shù)量級；而在高頻下只有位移極化。19?極化電荷Polarizationchargeorboundcharge在外電