如何理解电位移和极化强度?

如何理解电位移和极化强度?

在正负电中心不重合分子构成的电介质中存在着电偶极矩,如果没有外电场,分子热运动的无规则性就导致了宏观上的电偶极矩为零,然而如果加一外电场,正负中心重合的电介质分子的正负电子中心就会被拉开,本来就不重合的就会存在一定的取向,这样在宏观上就会有电偶极矩的分布,宏观上的电偶极矩就是电极化强度 ,它是体积 内总的电偶极矩和其比值,即

,

于是在体积 中就会出现净正电荷和负电荷,出现了宏观上的束缚电荷分布。

在电磁学里,电位移矢量是出现于麦克斯韦方程组的一种矢量场,可以用来解释电介质内电荷所产生的效应,不能直接测量,也没啥物理意义,其定义为

,

此处的 即为电极化强度矢量,对于极化电荷密度,其满足

。

存在电解质之后,麦克斯韦方程仍然成立,但是是如下形式

,

引入辅助量电位移矢量的目的是为了获得

,

这样就和 相一致,式子中不再存在极化电荷密度。

在线性介质中

,

称之为极化率,线性介质为一常量,非线性介质为一张量。

如果电场变化,介质的极化强度 就会发生变化,这种变化产生了极化电流,

,

这才出现了介质中麦克斯韦方程组中的 一项,即

。