令
其中
得
称为电位移矢量(electric displacement) 对各向同性介质
称介质的介电常数(电容率)(permittivity) 这是有电介质存在时的高斯定理。它表明,静电场中通过任一闭合曲面的电位移通量,等于该曲面所包围的自由电荷的代数和。
2. 有介质存在情况下场强的计算
例1:两平行导体板间充满一均匀电介质,介电常数为 ε ,两导体板所带电荷分别为 ±Q0 ,板面积为 S,求介质中的
、,σ'
解:作高斯面如图,由有电介质存在时的高斯定理。
极化强度:
极化电荷面密度: 上底面
下底面
例2:一半径为 a 的导体球,带电为 q ,在它的外面放一同心介质球壳,相对介电常数为 εγ,内外半径分别为 a 和 b ,介质球壳外为真空。
求:(1)电场分布;(2)导体球和电介质内的电势;(3)介质内、外表面的极化电荷。
解: (1)求 E 分布。
由 高斯 定 理:
( r < a ) 时,
( a < r < b)
时,
( r > b ) 时,
(2)求电势
电介质内(到球心的距离为 r)的电势
导体球内(到球心的距离为 r
) 的电势
(3)介质内、外表面的极化电荷。
介质中的场强