電介質(zhì)是指電導(dǎo)率很小的物質(zhì)。其特點是分子中正負電荷束縛得很緊。在一般條件
下,正負電荷不能分離,因面在介質(zhì)內(nèi)部自由電荷極少,導(dǎo)電能力很剝。
根據(jù)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同,可以把它們分成兩大類,即無板性分子電介質(zhì)和有極性分子
電介質(zhì)。
無極性分子的正負電荷中心在無外電場存在時是重合的,整個分子沒有電偶極矩,如
Hy、Ng、CCL等。這類分子在外電場的作用下, 分子中的正負電荷中心將發(fā)生相對位移,
形成一個電偶極子,它們的等效電偶極矩P的方向都沿著電場的方向,在整塊介質(zhì)內(nèi)部
相鄰偶極子的正負電荷互相抵消,因而介質(zhì)內(nèi)部仍顯電中性,只有介質(zhì)的兩個與外電場方
向垂直的端面上出現(xiàn)了電荷,一端出現(xiàn)負電荷,另一端出現(xiàn)正電荷。這種情況稱為介質(zhì)的
極化。無極性分子電介質(zhì)的這種極化方式稱為位移極化。
有極性分子的正負電荷中心即使在無外電場存在時也是不重合的,例如水分子等。
但是由于分子熱運動的無規(guī)則性,在物理小體積內(nèi)的平均電倒極矩為零,一般無宏觀電偶
極矩分布。宏現(xiàn)上也不電性。當(dāng)介質(zhì)受到外電場作用時,則每個分子的電偶極矩都受
到一個力矩的作用,力矩使分子電矩轉(zhuǎn)向外電場方向,這樣所有分子固有電矩的矢量和就
不等于零了。但由于分子的熱運動,這種轉(zhuǎn)向并不完全,即所有分子電矩不是都沿電場方
向排列起來。外電場越強,分子電矩沿著電場方向排列得越整齊。對于整個電介質(zhì)來說,
不管分子電矩排列的整齊程度如何,在與電場方向垂直的端面上都會出現(xiàn)電荷。一個端
面出現(xiàn)正電荷,另一端面出現(xiàn)負電荷。有極分子電介質(zhì)的這種極化方式稱為轉(zhuǎn)向極化。
無極性分子和有極性分子這兩類電介質(zhì)極化的微觀過程雖然不同,但宏觀的效果卻
是相同的。因此,如果只從宏觀上描述極化現(xiàn)象,就不必分為兩種電介質(zhì)來討論。
對均勻介質(zhì)和非均勻介質(zhì)來說,電介質(zhì)的極化是不同的。在均勻電介質(zhì)中,極化的結(jié)
果只在與電場方向相垂直的端面上出現(xiàn)極化電荷。對于非均勻電介質(zhì),除在電介質(zhì)表面
上出現(xiàn)極化電荷外,在電介質(zhì)內(nèi)部也將產(chǎn)生體極化電荷。
2.5.2電極化強度
當(dāng)電介質(zhì)處于極化狀態(tài)時,在電介質(zhì)內(nèi)部任一宏觀小體積元AV內(nèi)分子的電矩矢量
和不等于零,即Ep-0(其中p為分子電矩)。為了定量地描述電介質(zhì)的極化程度,引人
一個矢量P,它等于介質(zhì)單位體積內(nèi)分子電矩的矢量和