1、01 高压绝缘子02 静电场中的电介质 03 电位移矢量及其有电介质时的高斯定理4.4高压绝缘子电介质1 电介质的极化电介质的极化2 电极化强度电极化强度 P3 束缚电荷束缚电荷4 电介质中静电场电介质中静电场 5 介质中高斯定理和电位移矢量介质中高斯定理和电位移矢量D 6 D，E和和P之间的关系之间的关系 1)电介质分子的电结构电介质分子的电结构2H O 有极分子电介质有极分子电介质正负电荷中心不重合形成电偶极子正负电荷中心不重合形成电偶极子电偶极子取向无规则对外呈现中性电偶极子取向无规则对外呈现中性在外电场的作用下在外电场的作用下电偶极矩沿外场的方向有序排列电偶极矩沿外场的方向有序排列 取
2、向极化取向极化1 电介质的极化电介质的极化 无极分子电介质无极分子电介质分子中正负电荷中心重合分子中正负电荷中心重合对外呈现中性对外呈现中性422,CHHN 外电场的作用下外电场的作用下正负电荷中心发生相对位移正负电荷中心发生相对位移形成电偶极子形成电偶极子电偶极矩的排列沿外场的方向电偶极矩的排列沿外场的方向位移极化位移极化无极分子位移极化无极分子位移极化 正负电中心相对位移正负电中心相对位移_电偶极子电偶极子有极分子取向极化有极分子取向极化 电偶极矩取向极化电偶极矩取向极化2 电极化强度电极化强度 P体积元内的电偶极矩和体积元内的电偶极矩和 在介质内选取体积元在介质内选取体积元 V电极化强度
3、电极化强度 描述电介质极化的程度描述电介质极化的程度 实验表明各项同性的电介质中实验表明各项同性的电介质中e 电极化率电极化率 取决于介质种类和状态取决于介质种类和状态 r 介质的相对介电常数介质的相对介电常数 1re3 束缚电荷束缚电荷 电介质的极化电介质的极化可能在介质内部局部区域出现净余的极化电荷可能在介质内部局部区域出现净余的极化电荷介质均匀极化介质均匀极化 内部没有净余的极化电荷内部没有净余的极化电荷 表面上出现净余的电荷表面上出现净余的电荷这些电荷这些电荷既不能在介质中自由移动既不能在介质中自由移动也不能离开介质表面也不能离开介质表面 束缚电荷束缚电荷空间场强是束缚电荷和其它电荷共
4、同产生的空间场强是束缚电荷和其它电荷共同产生的 极化面电荷密度极化面电荷密度构建长度一个斜圆柱体构建长度一个斜圆柱体 该面积元的极化电荷面密度该面积元的极化电荷面密度在介质内任选取一个面积元在介质内任选取一个面积元 法线方向法线方向cosVLdS()cosdS LLdSdS极化面电荷密度极化面电荷密度在介质表面在介质表面束缚电荷面密度等于电极化强度束缚电荷面密度等于电极化强度沿表面的外法线方向的分量沿表面的外法线方向的分量 4 电介质中静电场电介质中静电场 0000EE E000带电平行板板间充满电介质带电平行板板间充满电介质束缚电荷均匀分布在介质面束缚电荷均匀分布在介质面0000eEPE 0
5、01erEEE0E0rEE000rEE 带电平行板带电平行板介质中的电场强度介质中的电场强度闭合曲面闭合曲面S5 介质中的高斯定理和电位移矢量介质中的高斯定理和电位移矢量 00,int01q0,intq 自由电荷自由电荷 电位移矢量电位移矢量 在介质的电场中在介质的电场中 通过任意闭合曲面的电位移通量通过任意闭合曲面的电位移通量 等于该闭合曲面包围的自由电荷的代数和等于该闭合曲面包围的自由电荷的代数和 介质中的高斯定理介质中的高斯定理 电位移线起于自由正电荷，终止于自由负电荷电位移线起于自由正电荷，终止于自由负电荷 与束缚电荷无关！与束缚电荷无关！电位移矢量无明确物理意义！电位移矢量无明确物理
6、意义！意义是什么呢？意义是什么呢？6 之间的关系之间的关系 电位移矢量电位移矢量1re 带电带电q的金属球浸入各向同性的均匀介质油中的金属球浸入各向同性的均匀介质油中 计算空间电场分布计算空间电场分布 24Drq24Dqr 金属球面的电荷和介质面束缚电荷分布具有球对称性金属球面的电荷和介质面束缚电荷分布具有球对称性 电场强度电场强度 两条平行的两条平行的“无限长无限长”直导线直导线A、B,相距为相距为d，放在介电常，放在介电常 数为数为的无限大均匀介质中的无限大均匀介质中,计算导线之间电场分布计算导线之间电场分布对于每条直导线对于每条直导线电场分布具有轴对称性电场分布具有轴对称性选取圆柱面为高斯面选取圆柱面为高斯面来计算一个导线在空间的电场分布来计算一个导线在空间的电场分布 设直导线上单位长度带电设直导线上单位长度带电 导线表面的电荷可以看作是均匀分布导线表面的电荷可以看作是均匀分布and15/16应用介质中的高斯定理应用介质中的高斯定理 12DDD22()Ddx22()DxdxP点的电位移大小点的电位移大小2Drll2DrDE电场强度电场强度11()2xdx12Dx
