
【化】 polarization charge
bally; cruelly; extreme; fearfully; mighty; pole
【医】 per-; pole; polus
【医】 galvanic electricity; voltaic electricity
carry on one's shoulder; grateful; lotus
极化电荷(Polarization Charge)是电介质材料在外加电场作用下发生电极化时,内部形成的束缚电荷分布现象。其本质是介质内部正负电荷中心发生相对位移,导致宏观电荷分布不均匀。根据分布形式可分为两类:
面极化电荷(Surface Polarization Charge)
在电介质表面出现的束缚电荷,其面密度公式为:
$$ sigma_b = mathbf{P} cdot hat{n} $$
其中$mathbf{P}$为极化强度矢量,$hat{n}$为表面法向单位矢量。该现象常见于平行板电容器中的电介质表面。
体极化电荷(Volume Polarization Charge)
存在于非均匀电介质内部的束缚电荷,其体密度由公式:
$$ rho_b = - abla cdot mathbf{P} $$
描述。该效应在梯度折射率光学器件中具有重要应用。
极化电荷属于非自由电荷,其产生源于原子/分子尺度上的电荷位移,与导体中的自由电荷存在本质区别。在工程领域,该概念对理解绝缘材料介电损耗、微波器件设计等关键技术问题具有指导意义。
参考来源:
极化电荷是电介质在外电场作用下产生的宏观电荷,其核心特征是不能自由移动,属于束缚电荷。以下从多个角度进行解释:
极化电荷是电介质极化现象的产物。当电介质(如绝缘材料)置于外电场中时,其内部原本呈电中性的分子或原子会受电场影响,导致正负电荷中心发生微小位移(如电子云偏移原子核),形成微观电偶极子。这些偶极子整体定向排列后,在电介质表面或内部不均匀处形成宏观可见的正负电荷分布。
极化电荷密度与极化强度(描述电介质极化程度的物理量)直接相关。对于均匀极化介质,极化电荷仅出现在表面,其面密度公式为: $$ sigma_p = mathbf{P} cdot mathbf{n} $$ 其中$mathbf{P}$为极化强度矢量,$mathbf{n}$为表面法向量。
极化电荷会削弱原电场,这一特性被用于电容器设计。例如,插入电介质的电容器电容增大,正是由于极化电荷产生的反向电场部分抵消了极板间的电场,从而允许存储更多电荷。
将一块玻璃(电介质)放入平行板电场中,其上下表面会分别积累正、负极化电荷,而内部仍保持电中性。这些电荷无法被导线导出,但会改变周围电场的分布。
【别人正在浏览】