北大電磁學(xué)第二章靜電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì)(完整版)
【正文】 體、絕緣體與半導(dǎo)體 物質(zhì)的電結(jié)構(gòu) 167。第二章 靜電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì) 第二章 靜電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì) 167。 導(dǎo)體、絕緣體與半導(dǎo)體 根據(jù)導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱，通常把物質(zhì)分為三類： ? 導(dǎo)體 電荷很容易在其中移動(dòng)的物質(zhì)。 物質(zhì)的電結(jié)構(gòu) ? 導(dǎo)體中存在大量的 “ 自由電荷 ” （載流子） ? 絕緣體中有大量的 “ 束縛電荷 ” ，幾乎沒有載流子。 靜電平衡導(dǎo)體上的電荷分布特點(diǎn) （ 1）體內(nèi)無電荷，電荷只分布在導(dǎo)體表面； （ 2）導(dǎo)體表面的面電荷密度與該處表面外附近的場強(qiáng)在數(shù)值上成比例： （ 3）表面的曲率影響面電荷密度，進(jìn)而影響場強(qiáng)，尖端放電現(xiàn)象。 ? 如果靜電場解存在的話，它是否唯一，即解的唯一性問題？ 這在電磁學(xué)中稱為唯一性定理。 ? 理論和實(shí)驗(yàn)表明，孤立帶電導(dǎo)體的電勢與其電量 q成比例。 電容器的串并聯(lián) 電容器的并聯(lián)（增加電容量） 總電容等于各個(gè)電容器電容之和。 167。 ? 由于電子質(zhì)量比原子核小得多，主要是電子位移，因此無極分子的極化機(jī)制常稱為電子位移極化。單位： C/m2 如果電介質(zhì)中各處的極化強(qiáng)度矢量大小和方向都相同，則稱為電介質(zhì)均勻極化，否則為非均勻極化。極化電荷在介質(zhì)內(nèi)部的附加場 E’總是起減弱極化的作用，因此稱為退極化場，其大小與電介質(zhì)的幾何形狀相關(guān)。 比例系數(shù) χ 叫做介質(zhì)極化率，與場強(qiáng)無關(guān)，是介質(zhì)材料的屬性。如鈦酸鋇(BaTiO3)。 （ 4）永電體或駐極體電介質(zhì) ? 有自發(fā)的電極化強(qiáng)度，即使沒有外場，該物質(zhì)本身也會(huì)有電極化強(qiáng)度，稱為永電體或駐極體。 EEEEE ????? 039。 ? 在光學(xué)通信領(lǐng)域中光的傳輸?shù)拈_創(chuàng)性成就 博伊爾和史密斯：數(shù)碼相機(jī)得以普及 ? CCD的發(fā)明，使攝影發(fā)生革命性的改變。 ?簡言之， 3名獲獎(jiǎng)?wù)摺皫椭茉炝水?dāng)今網(wǎng)絡(luò)社會(huì)的基礎(chǔ)”。 有介質(zhì)電場的高斯定理 （ 1）由于極化電荷在產(chǎn)生電場方面同自由電荷遵守相同的規(guī)律，因此其電場也應(yīng)遵守高斯定理，只不過要考慮極化電荷的存在。00 )( ??????039。介質(zhì)分界面兩側(cè)電場之間滿足的關(guān)系稱為邊值關(guān)系。 圖 不同介質(zhì)分界面的電場和電位移矢量 圖 不同介質(zhì)分界面的電勢連續(xù) 有介質(zhì)存在時(shí)靜電場的唯一性定理 ? 當(dāng)給定電場空間邊界面 S的電勢 US(若 S取無限遠(yuǎn)閉合曲面或接地的導(dǎo)體殼內(nèi)表面時(shí) US=0)，給定 S面內(nèi)各均勻電介質(zhì)按區(qū)域分布的情況和各電介質(zhì)的介電常數(shù) ε i(i=1,2,..)，給定 S面內(nèi)帶電導(dǎo)體的形狀、大小及其相對(duì)位置，再給定下列兩條件之一： （ 1） S面內(nèi)各帶電體導(dǎo)體的電勢 Ui(i=1,2,..)； （ 2） S面內(nèi)各帶電體所帶電荷的電量 qi(i=1,2,..) 則邊界面 S所包圍的空間電場是唯一的。 有介質(zhì)電場的環(huán)路定理 ? （ 1）自由電荷產(chǎn)生的外電場 E0和極化電荷產(chǎn)生的退極化場 E’， 都是保守場，均滿足環(huán)路定理： ? 因此，有介質(zhì)存在的靜電場 E=E0+E’也滿足環(huán)路定理： ? 表明：有電介質(zhì)的靜電場仍然是無旋的保守場。 ???? ??內(nèi)內(nèi)＋SSSqqSdE 39。 談及抉擇過程，評(píng)審委員會(huì)說：“難以抉擇，但樂于抉擇 ……研究人員所獲突破需要花上一段時(shí)間才能（對(duì)社會(huì)生活）產(chǎn)生影響，（而社會(huì)生活）確實(shí)發(fā)生了重大改變。目前仍被用于火星探險(xiǎn) 。 電容器的耐電壓能力取決于電容內(nèi)填充的介質(zhì)的介電強(qiáng)度。 極化率與相對(duì)介電常數(shù) ? 設(shè)平行板電容器未填充電介質(zhì)時(shí)極板間的場強(qiáng)為 E0(外場 )，填充電介質(zhì)后電場為 E， 由介質(zhì)極化規(guī)律知，介質(zhì)極化強(qiáng)度為： ? 與電容器正極板相對(duì)的介質(zhì)表面有極化電荷面密度： ，與負(fù)極板相對(duì)的介質(zhì)表面極化電荷面密度為： ? 因此退極化場的大小為： ? 而退極化場的方向與 E0和 P都相反，因此退極化場為 : EP 0???PnP ????39。 低于此溫度時(shí)呈鐵電體性質(zhì)，高于此溫度時(shí)呈一般性質(zhì)的電介質(zhì)。對(duì)取向極化電介質(zhì)， χ 還與溫度有關(guān)。0 EEE ??圖 極化介
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