电极化强度(polarization).doc

四、电极化强度（Polarization）宏观上，电介质极化程度用电极化强度矢量来描述1. 电极化强度矢量（1）定义： ΔVpPivlm，其中 i是第 i 个分子的电偶极矩v称为电极化强度单位为： 2C1．引入——定量描述电介质在外电场作用下的极化程度在电介质内取一宏观小体积 ΔV，在没有外电场时，电介质未被极化，此小体积元中各分子的电偶极矩的矢量和为零；当有外电场时，电介质被极化，此小体积元中的电偶极矩的矢量和将不为零外电场越强，分子的电偶极矩的矢量和越大因而可以用单位体积中分子的电偶极矩的矢量和来表示电介质的极化程度2．电极化强度的定义单位体积中分子的电偶极矩的矢量和叫作电介质的电极化强度VpPv3．关于电极化强度的说明电极化强度用来表征电介质极化程度的物理量；单位：C·m-2——与电荷面密度的单位相同；若电介质的电极化强度大小和方向相同，称为均匀极化；否则，称为非均匀极化4．电极化强度和极化电荷面密度的关系以平板电容器为例来讨论在电介质中取一长为 d、面积为 ΔS 的柱体，柱体两底面的极化电荷面密度分别为-σ’和+σ’，这样柱体内所有分子的电偶极矩的矢量和的大小为Sdp因而电极化强度的大小为＝＝ SdVpP即：平板电容器中的均匀电介质，其电极化强度的大小对于极化产生的极化电荷面密度。

一般情况下：nPr——极化电荷总量的负值'iSqdr例：如图所示，当 θ0，正的极化电荷当 θ>π/2 时，σ’<0，负的极化电荷三、电介质中电场强度 介电常数 （极化电荷和自由电荷的关系）1．电介质中电场强度电介质在电场中将产生极化现象，出现极化电荷，反过来又将影响原来的电场以平板电容器为例设平板电容器的极板面积为 S、极板间距为 d，电荷面密度为 σ0，放入电介质之前，极板间的电场强度的大小为 σ0/S当极板间充满各向同性的电介质时，由于电介质的极化，在它的两个垂直于 的表面上分0Ev别出现正负极化电荷，其电荷面密度为 σ’极化电荷产生的场强 的大小为——退极化场 Depolarization Field0PE＝＝ 因而电介质中的场强 为自由电荷产生的场强 和极化电荷产生的场强Ev0Ev的矢量和，即vE＋＝ 0由于 的方向与 的方向相反，所以 的大小为vE Ev)(1000 P再由场强与电势的关系 EdU和电容的定义 dSQCrr000＝＝两式比较可得rE0＝即在充满均匀的各向同性的电介质的平板电容器中，电介质内任意一点的场强为真空中场强的 1/εr 倍。

2．极化电荷和自由电荷的关系根据上面的讨论，可得 00r化简后得极化电荷面密度为 r10－＝极化电荷为 rQ0－＝再由 和 以及 得 0E＝ r＝ PErr001－＝－＝令 为电介质的电极化率，则1r＝ E0＝说明：本节所讨论的情形是静电场中的电介质的极化情况在交变电场中，电介质的电容率是和外电场的频率有关的，本节的结论并不成立。