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电介质的极化
极化强度矢量
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一、静电场对电介质的作用 — 电介质的极化
从电场这一角度看,电介质就是绝缘体。
我们只讨论静电场与各向同性电介质的相互作用。
将电介质放入电场，表面出现电荷。
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?
这种在外电场作用下电介质表面
出现电荷的现象叫做 电介质的极化 。
所产生的电荷称之为“极化电荷”。
在电介质上出现的极化电荷是正负
电荷在分子范围内微小移动的结果，
所以极化电荷也叫“束缚电荷”。
1.极化现象
特点：电介质体内只有极少自由电子。
3
0E
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电介质内部的总场强
极化电荷所产生的附加电场不足
以将介质中的外电场完全抵消，它只
能削弱外电场。
介质内部的总场强不为零！
每个分子负电荷对外影响均可等效为
单独一个静止的负电荷 的作用。其大小为
分子中所有负电之和,这个等效负电荷的
作用位置 称为分子的“负电作用中心”。
-
从电学性质看电介质的分子可分为两类：无极分子、
有极分子。
2.电介质极化的微观机制
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E?
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同样，所有正电荷的作用也可等效一
个静止的正电荷的作用，这个 等效正电
荷作用的位置 称为“正电作用中心”。 +
无极分子,正负电荷作用中心重合的分子；
如 H2,N2,O2,CO2
有极分子,正负电荷作用中心不重
合的分子。
如 H2O,CO,SO2,NH3…..
+-+
H2
在无外场作用下整个分子 无电矩 。
-
+ +
O
H+ H+
+
H2O
+
-
有极分子对外影响等效为一
个电偶极子,在无外场作用下存
在 固有电偶极矩 。
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（ 1） 无极分子电介质的极化
?在没有外电场时，无极分子没有电偶极矩，分子不
显电性。
?有外场时呈现极性。
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位移极化
这种由于正电中心和负
电中心的移动而形成的极
化现象叫做 位移极化 。
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0E
?
位移极化主要是由电子的移动造成的。
外场越强，分子电矩的矢量和越大，极化也越厉害。
均匀介质极化时在介质表面出
现极化电荷，
非均匀介质极化时，介质的表
面及内部均可出现极化电荷。
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（ 2） 有极分子电介质的极化
?在没有外电场时，有极分子正负电
荷中心不重合，分子存在 固有电偶
极矩 。但介质中的电偶极子排列杂
乱,宏观不显极性。
?有外场时电偶极子在外场作用下
发生转向，使电偶极矩方向趋近于
与外场一致所致。
这种由分子极矩的转向而引起的极化现象称为 取向极化
0E
?
F?
由于分子的无规则热运动，
这种转向只能是部分的，遵守统
计规律。 0E?
在外电场中，在有极分子电介
质表面出现极化电荷，
F?
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外场越大，电矩趋于外场方向一致性越好，电矩
的矢量和也越大。
说明,电子位移极化效应在任何电介质中都存在，而
分子转向极化只是由有极分子构成的电介质所特有的，
只不过在有极分子构成的电介持中，转向极化效应比
位移极化强得多，因而是主要的。
综
述：
1）不管是位移极化还是取向极化，其最后的宏观
效果都是产生了极化电荷。
2）两种极化都是外场越强，极化越厉害，所产生
的分子电矩的矢量和也越大。
3） 极化电荷被束缚在介质表面,不能离开电介质
到其它带电体，也不能在电介质内部自由移动。它
不象导体中的自由电荷能用传导方法将其引走。
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在宏观上测量到的是大量分子电偶极矩的统计平均值，
（ 1） 定义,介质中某一点的电极化强度矢量等于这一
点处单位体积的分子电偶极矩的矢量和。
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P
P ei
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?
?电极化强度矢量：
其中 是第 i个分子的电偶极矩；
eip
?
宏观无限小微观无限大；V?
说明,1.真空中 P = 0,真空中无电介质。
2.导体内 P = 0,导体内不存在电偶极子。
单位,[库仑 /米 2]
描述 介质在电场中各点的极化状态（极化程度和方
向） 的物理量。
注意, 介质极化也
有均匀极化与非均
匀极化之分。
二、极化强度矢量
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（ 2） 极化（束缚）电荷与极化强度的关系
在电介质的表面上，极化强度与极化电荷之间有
如下关系：
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'? 为电介质表面极化电荷的面密度，
?co sPP n ? 极化强度矢量在表面外法线方向上的分量
? 为极化强度矢量与外法线方向的夹角
通常定义 为介质外法线方向。
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在电介质的内部，极化强度与极化电荷之间有如
下关系：
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在任一闭合曲面内极化电荷的负值等于极化强度的通量。