静电场中的导体与介质

本文主要是介绍静电场中的导体与介质，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

静电场可能分布于填充了各种媒质的区域。虽然媒质宏观上保持电中性，但其内部的各种微观带电系统不可避免地会与静电场相互作用。

一般而言，媒质可分为三类：导体、介质(绝缘体)和半导体。在静电场中半导体特性与导体类似，因此仅就导体和介质进行分析。

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静电场中的导体

导体：内部含有大量的自由电子，自由电子不受原子核束缚。

特点

1、导体内电场强度处处为0

自由电子在外电场作用下，向导体表面运动。于是导体表面一侧为正电荷，一侧为负电荷，表面上的感应电荷形成一个附加电场，与外电场方向相反，最终两场强达到静电平衡。

导体内部不可能有净电荷存在，即导体内部的正负电荷必然相互抵消。

2、导体是等位体，导体表面是等位面。

3、导体表面上的电场强度垂直于导体表面。

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电偶极子

电偶极子：指距离很近的一对等量异号的点电荷。

电偶极子产生的电位

当距离足够远时：

电偶极矩：

 则

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静电场中的电介质

电介质：其电荷为束缚电荷(受到原子核束缚很紧密，不能脱离原子核运动，只能做微小运动)。

非极性分子：原子核(正电)和电子云(负电)作用中心一致。即在无外场作用下，无极性分子电介质不显电性。

若添加一个外电场，正电荷作用中心与负电荷作用中心产生偏移(形成电偶极子)，此时电介质显电性，此过程称为位移极化。

有极性分子：在无外电场作用下，正电荷和负电荷的作用中心就已经不一致了，且由于热运动，它们在空间的取向是任意的。从宏观上看有极性分子电介质不显电性。

在外电场作用下，电偶极子相当于受到转矩，所有电偶极子整齐排列，此时相互作用力不再抵消，宏观上显电性。此过程称为转向极化。

极化强度

不同物质在同一外电场作用下极化程度不同；同一物质在不同外电场作用下极化程度也不同。为了描述极化的程度，引入极化强度。

极化强度：极化介质内部单位体积内所有电偶极子的电偶极矩的矢量和。

显然实质为电偶极矩的体密度。

极化电介质的电位

由电位公式，进行推导：

将记作，为体极化电荷；将记作，为面极化电荷。

极化电介质产生的电位，等于面极化电荷与体极化电荷共同在真空中产生的电位。

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