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1、4 介质的电磁性质 无极无极分子电介质：（氢、甲烷、石蜡等）分子电介质：（氢、甲烷、石蜡等）有极有极分子电介质：（水、有机玻璃等）分子电介质：（水、有机玻璃等）1 介质的概念有极分子：分子正负电荷中心不重合。有极分子：分子正负电荷中心不重合。无极分子：分子正负电荷中心重合；无极分子：分子正负电荷中心重合；CH+H+H+H+正负电荷正负电荷中心重合中心重合甲烷分子甲烷分子+正电荷中心正电荷中心负电荷负电荷中心中心H+HO水分子水分子分子电偶极矩分子电偶极矩 1.无极分子的无极分子的位移极化位移极化无外电场时无外电场时加上外电场后加上外电场后+极化电荷极化电荷极化电荷极化电荷2.有极分子的转向极化
2、有极分子的转向极化+无外电场时无外电场时电矩取向不同电矩取向不同两端面出现两端面出现极化电荷层极化电荷层转向转向外电场外电场加上外场加上外场无外磁场无外磁场顺顺 磁磁 质质 的的 磁磁 化化分子圆电流和磁矩分子圆电流和磁矩有外磁场有外磁场磁化电流示意图 2 介质的极化介质的极化电极化强度电极化强度:电极化强度电极化强度:分子偶极矩分子偶极矩的的单位：单位：介质内的极化电荷介质内任一小体元内的极化电荷为两介质分界面上的面极化电荷n为分界面上由介质1指向介质2的法线上的单位矢。介质中的场方程介质中的场方程 在真空中高斯定理的微分形式为E=/0，其中的电荷是指自由电荷。在电介质中，高斯定理的微分形式
3、便可写为 将P=-P代入，得 这表明，矢量0E+P的散度为自由电荷密度。引入电位移矢量(或电感应强度矢量)，并记为D，即 于是，介质中高斯定理的微分形式变为 与其相应的积分形式为介电常数介电常数 式中e为极化率，是一个无量纲常数。从而有 称r为介质的相对介电常数，称为介质的介电常数。对各向同性线性介质有3 介质的磁化介质的磁化磁化强度磁化强度 式中m是分子磁矩，求和对体积元V内的全部分子进行。磁化强度M的单位是A/m(安培/米)。如在磁化介质中的体积元V内，每一个分子磁矩的大小和方向全相同(都为m)，单位体积内分子数是N，则磁化强度为 磁化电流设磁介质内部任一曲面，其边界线为L极化电流电场变更
4、时，发生变更，产生极化电流。设 内每个带电粒子的位置矢量为 ，带电为 ，则极化强度为：极化电流密度为4 介质中的麦克斯韦方程组 在外磁场的作用下，磁介质内部有磁化电流Jm；介质在变更的外电场中产生极化电流；除传导电流和位移电流外，磁化电流Jm和极化电流也都产生磁场，这时应将真空中的安培环路定律修正为下面的形式：（4.16）令 其中H称为磁场强度，单位是A/m(安培/米)。该方程的积分形式（4.17）（4.18）（4.19）磁导率磁导率 式中m是一个无量纲常数，称为磁化率。非线性磁介质的磁化率与磁场强度有关，非匀整介质的磁化率是空间位置的函数，各向异性介质的M和H的方向不在同一方向上。顺磁介质的m为正，抗磁介质的m为负。对各向同性非铁磁质，有代入式中，r=1+m，是介质的相对磁导率，是一个无量纲数；=0r，是介质的磁导率，单位和真空磁导率相同，为H/m(亨/米)。铁磁材料的B和H的关系是非线性的，并且B不是H的单值函数，会出现磁滞现象，其磁化率m的变更范围很大，可以达到106量级。介质中的麦克斯韦方程组(4.23)麦克斯韦方程的帮助方程麦克斯韦方程的帮助方程本构关系本构关系 一般而言，表征媒质宏观电磁特性的本构关系为 对于各向同性的线性媒质，上列公式可以写为(4-18)(4-7)