电位移

更新时间:2022-08-25 14:06

电位移(electric displacement),又称电感应强度,指的是描述电介质电场的辅助物理量。即是一个用以描述电场的辅助物理量,用符号D表示。它的定义式为:D=ε0E+P。式中E是电场强度,P是极化强度,ε0是真空介电常数。对线性各向同性的电介质有D=εE,ε是电介质的绝对介电常数

术语介绍

描述电介质电场的辅助物理量。又称电感应强度。定义为

式中 为外电场强度; 为电极化强度;ε0 为真空电容率。在线性各向同性电介质中 , , 为电极化率 ,故

式中 是相对电容率,此式是表征电介质极化性质的介质方程。

电介质极化后产生的极化电荷改变了原来的电场分布 ,引入辅助量 是为了使未知的极化电荷不显现于静电场高斯定理中,进而使电介质中静电场的计算大为简化。

国际单位制(SI)中,电位移的单位是库/平方米(C/m2)。

引入与定义

在电场中存在电介质的情况下,

电场强度等于自由电荷极化电荷所激发的场的叠加, 为真空中的介电常数移项得:

方括号中项只与电荷密度有关,因此将括号中项称为电位移,即:

( 为真空介电常数,为此电介质的相对介电常数; 为电极化强度国际单位制(SI)中单位:C/m2)

高斯定理

对于空间中任意的闭合曲面S及其围住的体积V,都有:

Q0是被闭合曲面S包住的自由电荷总量。

麦克斯韦方程

微分形式

即电位移的散度等于该点电荷密度。

这式子的好处是它在形式上与极化电荷无关,简化了对问题的讨论。

应用

有介质时,可以直接通过自由电荷的分布求出 ,并进而求得 与 。

电位移与做功的比较:

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