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1、電介質(zhì)的極化極化強(qiáng)度矢量1一、靜電場(chǎng)對(duì)電介質(zhì)的作用—電介質(zhì)的極化從電場(chǎng)這一角度看，電介質(zhì)就是絕緣體。我們只討論靜電場(chǎng)與各向同性電介質(zhì)的相互作用。將電介質(zhì)放入電場(chǎng)，表面出現(xiàn)電荷。這種在外電場(chǎng)作用下電介質(zhì)表面出現(xiàn)電荷的現(xiàn)象叫做電介質(zhì)的極化。所產(chǎn)生的電荷稱(chēng)之為“極化電荷”。在電介質(zhì)上出現(xiàn)的極化電荷是正負(fù)電荷在分子范圍內(nèi)微小移動(dòng)的結(jié)果，所以極化電荷也叫“束縛電荷”。1.極化現(xiàn)象特點(diǎn)：電介質(zhì)體內(nèi)只有極少自由電子。2電介質(zhì)內(nèi)部的總場(chǎng)強(qiáng)極化電荷所產(chǎn)生的附加電場(chǎng)不足以將介質(zhì)中的外電場(chǎng)完全抵消，它只能削弱外電場(chǎng)。介質(zhì)內(nèi)部的總場(chǎng)強(qiáng)不為零！每個(gè)分子負(fù)電荷對(duì)外影
2、響均可等效為單獨(dú)一個(gè)靜止的負(fù)電荷的作用。其大小為分子中所有負(fù)電之和，這個(gè)等效負(fù)電荷的作用位置稱(chēng)為分子的“負(fù)電作用中心”。-從電學(xué)性質(zhì)看電介質(zhì)的分子可分為兩類(lèi)：無(wú)極分子、有極分子。2.電介質(zhì)極化的微觀機(jī)制3同樣，所有正電荷的作用也可等效一個(gè)靜止的正電荷的作用，這個(gè)等效正電荷作用的位置稱(chēng)為“正電作用中心”。+無(wú)極分子：正負(fù)電荷作用中心重合的分子；如H2、N2、O2、CO2有極分子：正負(fù)電荷作用中心不重合的分子。如H2O、CO、SO2、NH3…..+---+H2在無(wú)外場(chǎng)作用下整個(gè)分子無(wú)電矩。-++OH+H++H2O+-有極分子對(duì)外影響等效為一個(gè)
3、電偶極子，在無(wú)外場(chǎng)作用下存在固有電偶極矩。4（1）無(wú)極分子電介質(zhì)的極化在沒(méi)有外電場(chǎng)時(shí)，無(wú)極分子沒(méi)有電偶極矩，分子不顯電性。有外場(chǎng)時(shí)呈現(xiàn)極性。位移極化這種由于正電中心和負(fù)電中心的移動(dòng)而形成的極化現(xiàn)象叫做位移極化。位移極化主要是由電子的移動(dòng)造成的。外場(chǎng)越強(qiáng)，分子電矩的矢量和越大，極化也越厲害。均勻介質(zhì)極化時(shí)在介質(zhì)表面出現(xiàn)極化電荷，非均勻介質(zhì)極化時(shí)，介質(zhì)的表面及內(nèi)部均可出現(xiàn)極化電荷。5（2）有極分子電介質(zhì)的極化在沒(méi)有外電場(chǎng)時(shí)，有極分子正負(fù)電荷中心不重合，分子存在固有電偶極矩。但介質(zhì)中的電偶極子排列雜亂,宏觀不顯極性。有外場(chǎng)時(shí)電偶極子在外場(chǎng)作用下
4、發(fā)生轉(zhuǎn)向，使電偶極矩方向趨近于與外場(chǎng)一致所致。這種由分子極矩的轉(zhuǎn)向而引起的極化現(xiàn)象稱(chēng)為取向極化。由于分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，這種轉(zhuǎn)向只能是部分的，遵守統(tǒng)計(jì)規(guī)律。在外電場(chǎng)中，在有極分子電介質(zhì)表面出現(xiàn)極化電荷，6外場(chǎng)越大，電矩趨于外場(chǎng)方向一致性越好，電矩的矢量和也越大。說(shuō)明：電子位移極化效應(yīng)在任何電介質(zhì)中都存在，而分子轉(zhuǎn)向極化只是由有極分子構(gòu)成的電介質(zhì)所特有的，只不過(guò)在有極分子構(gòu)成的電介持中，轉(zhuǎn)向極化效應(yīng)比位移極化強(qiáng)得多，因而是主要的。綜述：1）不管是位移極化還是取向極化，其最后的宏觀效果都是產(chǎn)生了極化電荷。2）兩種極化都是外場(chǎng)越強(qiáng)，極化越厲害，
5、所產(chǎn)生的分子電矩的矢量和也越大。3）極化電荷被束縛在介質(zhì)表面，不能離開(kāi)電介質(zhì)到其它帶電體，也不能在電介質(zhì)內(nèi)部自由移動(dòng)。它不象導(dǎo)體中的自由電荷能用傳導(dǎo)方法將其引走。7在宏觀上測(cè)量到的是大量分子電偶極矩的統(tǒng)計(jì)平均值，（1）定義：介質(zhì)中某一點(diǎn)的電極化強(qiáng)度矢量等于這一點(diǎn)處單位體積的分子電偶極矩的矢量和。電極化強(qiáng)度矢量：其中是第i個(gè)分子的電偶極矩；宏觀無(wú)限小微觀無(wú)限大；說(shuō)明：1.真空中P=0，真空中無(wú)電介質(zhì)。2.導(dǎo)體內(nèi)P=0，導(dǎo)體內(nèi)不存在電偶極子。單位：[庫(kù)侖/米2]描述介質(zhì)在電場(chǎng)中各點(diǎn)的極化狀態(tài)（極化程度和方向）的物理量。注意:介質(zhì)極化也有均勻極
6、化與非均勻極化之分。二、極化強(qiáng)度矢量8（2）極化（束縛）電荷與極化強(qiáng)度的關(guān)系在電介質(zhì)的表面上，極化強(qiáng)度與極化電荷之間有如下關(guān)系：為電介質(zhì)表面極化電荷的面密度，極化強(qiáng)度矢量在表面外法線方向上的分量。為極化強(qiáng)度矢量與外法線方向的夾角。通常定義為介質(zhì)外法線方向。在電介質(zhì)的內(nèi)部，極化強(qiáng)度與極化電荷之間有如下關(guān)系：在任一閉合曲面內(nèi)極化電荷的負(fù)值等于極化強(qiáng)度的通量。9
