电介质的极化

在外电场中, 电介质的表面或内部出现束缚电荷的现象.

在外电场中, 无极性分子中的正负电荷重心发生相对位移而产生位移极化; 有极性分子的固有电矩转向外电场方向而产生转向极化.

电极化强度用单位体积内分子电偶极矩的矢量和表示. $\vec{P}=\frac{\sum {\vec{p}}_i}{\Delta V}$, 对无极分子构成的电介质, $\vec{P}=n\vec{p}$.

在外电场 $E_0$ 中极化的电介质表面以及体内出现的束缚电荷 $q^{\prime }$ 也要产生电场 $E^{\prime }$, 此时总电场 $\vec{E}={\vec{E}}_0+{\vec{E}}^{\prime }$

对各向同性电介质, 在电场不太强的情况下, 电极化强度 $\vec{P}$ 与电场强度 $\vec{E}$ 呈线性关系, $\vec{P}={\epsilon }_0({\epsilon }_r-1)\vec{E}={\chi }_e{\epsilon }_0\vec{E}$ 其中 ${\epsilon }_r$ 为相对介电常量, ${\chi }_e$ 称为电介质的电极化率.

对于电介质内任意闭合曲面 $S$, 若由于电极化而穿过 $d\vec{S}$ 面向外移出闭合曲面的电荷为 $\vec{P}\cdot d\vec{S}$, 则穿过整个闭合曲面向外移出的电荷为 ${\oint }_S\vec{P}\cdot d\vec{S}$, 曲面内净余束缚电荷为 $\sum q_{\text{内}}^{\prime }=-\Delta q_{\text{外}}$.

束缚电荷面密度

${\sigma }_e^{\prime }=\vec{P}\cdot {\vec{e}}_n$

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