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1、 9.4 9.4 电偶极子电偶极子电偶层电偶层电偶极子的轴线电偶极子的轴线从电偶极子的负电荷从电偶极子的负电荷作一矢径作一矢径l到正电荷。到正电荷。电偶极子电偶极子两个相距很近的等量异号点两个相距很近的等量异号点电荷电荷 +q与与-q所组成的带电系统。所组成的带电系统。1、电偶极子及其电偶极矩、电偶极子及其电偶极矩一、一、 电偶极子（电偶极子（electric dipole）电场的电势）电场的电势1.P是是矢矢量量，它它是是表表征征电电偶偶极极子子整整体体电电性性质质的的重要物理量。重要物理量。记为：记为：电电偶偶极极子子的的电电偶偶极极矩矩电电偶偶极极子子中中的的一一个个电荷的电量与轴线的乘
2、积，简称电矩。电荷的电量与轴线的乘积，简称电矩。LqP=9.4 9.4 电偶极子电偶极子2.二、二、电偶极子电场中任意一点的电势电偶极子电场中任意一点的电势解解9.4 9.4 电偶极子电偶极子3.9.4 9.4 电偶极子电偶极子4.其场强分布的特点：场强与电矩成正比，说其场强分布的特点：场强与电矩成正比，说明电偶极矩决定着电偶极子的电场性质。明电偶极矩决定着电偶极子的电场性质。三、三、 电偶极子轴线延长线上的场强电偶极子轴线延长线上的场强：322)(rPkrPkdrddrdUE=-=-=9.4 9.4 电偶极子电偶极子5.四、四、电偶层（电偶层（electricdoublelayer）1、定义
3、：、定义： 指相距很近、互相平行且带有等指相距很近、互相平行且带有等值异号电荷面密度的两个带电表面。值异号电荷面密度的两个带电表面。2、计算电势方法：计算电偶层电场中各点的、计算电势方法：计算电偶层电场中各点的电势时，可将电偶层看成是由许多平行排列电势时，可将电偶层看成是由许多平行排列的电偶极子所组成的。的电偶极子所组成的。9.4 9.4 电偶极子电偶极子6.9.4 9.4 电偶极子电偶极子7.令令 = : 电偶层单位面积的电偶极矩，称为层电偶层单位面积的电偶极矩，称为层矩，它表征电偶层的特性。矩，它表征电偶层的特性。2cosrdSkdUqds=9.4 9.4 电偶极子电偶极子W=dkdUt8
4、.对对的规定：的规定：若从点看到的电偶层元是带正电荷若从点看到的电偶层元是带正电荷面密度的那一面，则面密度的那一面，则取正值；反取正值；反之，之，取负值。取负值。整个电偶层在整个电偶层在a点的电势为：点的电势为：W=SadkdUUt9.4 9.4 电偶极子电偶极子9.式中式中为电偶层各个面积元对点所张的为电偶层各个面积元对点所张的立体角的代数和。立体角的代数和。如果整个电偶层上层矩如果整个电偶层上层矩都相等，则都相等，则W=W=ttkdkUa9.4 9.4 电偶极子电偶极子3、均匀电偶层的电势、均匀电偶层的电势 构成闭合曲面时构成闭合曲面时:膜外空间各点电势为零，膜外空间各点电势为零，而膜内空
5、间各点的电势为：而膜内空间各点的电势为： -4k 10.第六节 心电知识一、心电场（cardio-electric field）1、心肌细胞的电偶极矩11.9.6 9.6 心电知识心电知识12.9.6 9.6 心电知识心电知识2、心电偶的电性质13.二、心电图9.6 9.6 心电知识心电知识14.15.9.6 9.6 心电知识心电知识16.17.三、心电图导联9.6 9.6 心电知识心电知识18.9.6 9.6 心电知识心电知识19.一、电介质的极化一、电介质的极化(dielectric polarization)(dielectric polarization)3、有极、有极分子电介质分子电
6、介质9.5 9.5 静电场中的电介质静电场中的电介质2、无极、无极分子电介质分子电介质1、电介质概念电介质概念4、束缚电荷束缚电荷5、电介质极化电介质极化20.6、位移极化（位移极化（displacementpolarization）9.5 9.5 静电场中的电介质静电场中的电介质21.7、取向极化取向极化(orientationpolarization)9.5 9.5 静电场中的电介质静电场中的电介质22.式中式中表示表示内第内第i个分子的电矩，个分子的电矩，n为为内的内的分子数。在分子数。在SI制中制中P的单位是的单位是Cm-2。取取电电介介质质中中单单位位体体积积元元内内所所有有分分子子
7、电电矩矩的的矢矢量量和，定义为该点的电极化强度矢量：和，定义为该点的电极化强度矢量：VpPniiD= 18、电极化强度电极化强度(orientationpolarization)9.5 9.5 静电场中的电介质静电场中的电介质23.式中式中e取决于电介质的性质，与场强无关，叫做电取决于电介质的性质，与场强无关，叫做电介质的电极化率。介质的电极化率。实实验验表表明明，在在各各向向同同性性电电介介质质中中，任任一一点点的的电电极极化化强度与该点的场强方向相同且大小成正比，即强度与该点的场强方向相同且大小成正比，即EPe0ec=9.5 9.5 静电场中的电介质静电场中的电介质24. 二、电介质中的静
8、电场二、电介质中的静电场 1、电极化强度和极化电荷、电极化强度和极化电荷9.5 9.5 静电场中的电介质静电场中的电介质25.则极化强度大小为则极化强度大小为 厚厚度度为为d的的均均匀匀电电介介质质置置于于（真真空空中中的的）均均匀匀电电场场E0中中，产产生生均均匀匀极极化化。底底面面积积为为S的的柱柱体体，且且S上上的极化电荷面密度为的极化电荷面密度为 dSpnii=s1s=SdpPnii19.5 9.5 静电场中的电介质静电场中的电介质26. 2、电介质中的场强、电介质中的场强E = E0 EP 。在均匀外电场中，这三个矢量互相平行，故在均匀外电场中，这三个矢量互相平行，故可写成：可写成：
9、在在平平衡衡时时，在在电电介介质质内内部部的的总总场场强强应应是是这这两两者者的的矢矢量量和。则和。则附附加加电电场场Ep正正、负负极极化化电电荷荷层层在在电电介介质质内内部部激发的电场。激发的电场。pEEE+=09.5 9.5 静电场中的电介质静电场中的电介质27.此此时时有有 =，则则 = ，并并由由于于与与0 反向，故合场强大小为反向，故合场强大小为000es=E0es=PEEEEEEePc-=-=00eseesec000001=+=rreEEE9.5 9.5 静电场中的电介质静电场中的电介质28.电容率（电容率（permittivity）：=（+) = 0。相对电容率相对电容率(rel
10、ative permittivity)：=+是表征电介质在外加电场中极化性质的物理量，是表征电介质在外加电场中极化性质的物理量，是无单位的纯数，其值愈大，电介质极化愈强，是无单位的纯数，其值愈大，电介质极化愈强，其对原电场削弱就愈厉害。其对原电场削弱就愈厉害。9.5 9.5 静电场中的电介质静电场中的电介质29.30.三、电位移三、电位移有电介质时的高斯定理有电介质时的高斯定理 当当空空间间内内有有电电介介质质存存在在时时，高高斯斯定定理理依依然然成成立立。只只要要把把高高斯斯面面内内所所有有自自由由电电荷荷q0和和所所有有极极化化电电荷荷q同时考虑在内，即高斯定理仍成立：同时考虑在内，即高斯
11、定理仍成立：)(11000+=iiiSqqqSdEee9.5 9.5 静电场中的电介质静电场中的电介质31.9.5 9.5 静电场中的电介质静电场中的电介质32.表明：通过任意闭合曲面的电位移通量等于表明：通过任意闭合曲面的电位移通量等于该闭合曲面所包围的自由电荷的代数和。该闭合曲面所包围的自由电荷的代数和。这就是有电介质存在时的高斯定理，也称为这就是有电介质存在时的高斯定理，也称为D的高的高斯定理。它是电磁学的基本规律之一。斯定理。它是电磁学的基本规律之一。=niiSqSdD109.5 9.5 静电场中的电介质静电场中的电介质D=E33.四、电容器及其电容四、电容器及其电容1、电容器(con
12、denser)：能储存能量、彼此绝缘而又靠近的导体系统2、电容(capacitance)： C =Q/U 单位：法、微法9.5 9.5 静电场中的电介质静电场中的电介质34.3、平板电容器平板电容器+ + + +-（2）两带电平板间的电场强度两带电平板间的电场强度（1）设设两导体板分别带电两导体板分别带电（3）两带电平板间的电势差两带电平板间的电势差（4）平板电容器电容平板电容器电容9.5 9.5 静电场中的电介质静电场中的电介质35.五、五、电容器的能量电容器的能量电容器贮存的电能电容器贮存的电能1. 1. 一一个个电电容容器器的的能能量量可可由由整整个个放放电电过过程程中中电电场场力力所做
13、的功来量度。所做的功来量度。2. 2. 公式：公式：3. 3. 讨论：讨论：n（1）无论电容器结构如何，以上结论均正确。n（2）Q、UAB 分别为放电开始前任一极板所带的电量及两极板之间的电势差。n（3）当两电容器极板间电势差相等时，电容器所储存的能量与其电容C成正比，故C是表征电容器储能本领的物理量。9.5 9.5 静电场中的电介质静电场中的电介质36.六、静电场的能量六、静电场的能量物理意义物理意义电场是一种物质，它具有能量电场是一种物质，它具有能量. .电场空间所存储的能量电场空间所存储的能量 电场能量密度电场能量密度9.5 9.5 静电场中的电介质静电场中的电介质37.例例9-49-4 如图所示如图所示, ,球形电容器的内、外半径分别为球形电容器的内、外半径分别为 和和 ，所带电荷为，所带电荷为 若在两球壳间充以电容率为若在两球壳间充以电容率为 的电介质，问此电容器贮存的电场能量为多少？的电介质，问此电容器贮存的电场能量为多少？解解r241erQEe=38.（球形电容器电容）（球形电容器电容）讨讨 论论9.5 9.5 静电场中的电介质静电场中的电介质作业作业: P171，16、17，P172，1939.
