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电介质极化强度矢量P

2017-03-25 12:00分类:电子技术 阅读:

 

界说:为了定量描写电介质内遍地的极化情况,咱们引入一个矢量P,它等于单位体积内的电矩矢量和,即
  P称为极化矢量,单位是库仑/米2。
极化电荷的散布与极化矢量的联络:
如图:
在极化了的电介质内取一个面元矢量dS=ndS,其间n为单位法线矢量。现思考因极化而穿过此面元的极化电荷。穿过dS的电荷所占有的体积是以dS为底、长度为l的一个斜柱体(如上图)。设 l 与n的夹角为θ,则此柱体的高为lcosθ ,体积为 ldscosθ 。因为电位体积内正极化电荷数量为nq,故在此柱体内极化电荷总量为: ,这也即是因为极化而穿过dS的绑缚电荷。因极化而穿出此面的绑缚电荷总量应等于S面内净余的极化电荷 负值,即:,此式表达了极化强度矢量P与极化电荷散布的一个广泛联络。
退极化场:
 极化电荷和安闲电荷一样,在周围空间(不论介质内部或外部)发作附加的电场 E' 。因而依据场强叠加原理,在有电介质存在时,空间恣意一点的场强E是外电场E0和极化电荷的电场E' 的矢量和:E=E0+ E' 。通常来说, E' 的巨细和方向都是逐点改动的。决议介质极化程度的不是正本的外场E0,而是介质内实习的电场E。E削弱了,P也削弱。所以极化电荷在介质内部的附加场 E' 老是起着削弱极化的效果,故叫做退极化场。
电介质的极化规矩 极化率:
 对于纷歧样的物质,P与E的联络(极化规矩)是纷歧样的,这要由试验来断定。试验标明,对于大大都多见的各向同性电介质,P与ε0E方向一样,数量上成简略的正比联络。因而能够写成 ,份额常数 叫做极化率,它与场强E无关,与电介质的品种有关,是介质资料的特征。
电位移矢量D与有介质时的高斯定理 介电常数
高斯定理是树立在库仑规矩的根底上的,在有电介质存在时,它也树立,只不过核算总电场的电通量时,应计及高斯面内所包含的安闲电荷q0和极化电荷q':
  (1)
前面咱们推导过下列公式:
      (2)
将(1)式乘以ε0,与(2)式相加,能够消去极化电荷,得:
现引入一个辅佐性的物理量D,它的界说为:
         (3)
D叫电位移矢量,或电感应强度矢量,上面的公式可用D改写作:
因为 ,代入(3)式得 :
其间, 份额系数 叫做电介质的相对介电常数.

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