作者kanonehilber (我爱U-15!!!)
看板Physics
标题Re: [问题] 有关於电磁学里面 D向量 电通量密度
时间Sun Apr 20 04:34:23 2014
※ 引述《dedicationsh (ddd)》之铭言:
: 今天假如有一个稳定的外加电场
: 而如果放置一个界电材质
: 其电通量密度D向量 竟然会与 没放界电材质的D相等
: (假设在其他条件相同时的情况下,不论是距离还是外加电场等等都相等时)
: 换言之,也就可以推得 其不论有无界电材质其自由电荷密度皆相同
: 我觉得这一点非常奇怪
: 我可能还不了解D的用意吧
: 有谁能替我解惑呢~
这个概念我当初也是想了很久,当初第一次学的时候这段根本有看没有懂
後来发现是名词没搞懂@@
从这条式子开始说吧
▽.E = [ρ-▽.P]/ε0
可以看到左边的source term分成两项ρ与-▽.P,意思就是说现在的总电场E是ρ和
-▽.P这两种source的和,那ρ和-▽.P分别代表甚麽呢?
ρ代表是free charge的贡献(free对应於後面提到的bound),也就是一般我们说的电荷
-▽.P则是由介质感应出来的,举个例,本来有个中性的原子,其原子核和电子云产生的
电场抵销所以整体是中性,但是在外加了电场之後原子核和电子云分别往反方向稍微被拉
开一点,导致她们产生的场没办法抵消了,而这个多余出来的部分就看做bound charge的
贡献,负号代表被抵消
回到前面的式子,我们的总电场是free与bound charge的和,不过我们可以稍微整理一下
把有divergence的项和在一起并定义
D = ε0 E + P (+P就是把被bound charge影响的部分补回来!!)
然後原本的式子可改写成
▽.D = ρ
也就是D只有考虑来自free charge的贡献!!
回到你的问题
假设现在有一个平行版的电容器两边各有±σ的面电荷密度
注意:σ是free charge!
(i)电板中间甚麽都没放
E自然还是E
而D = ε0 E + P =ε0 E (P = 0,没介质当然没有甚麽bound charge)
(ii)电板中间填满介质
原本的E被感应出的bound charge抵销掉一部分了变成E-P/ε0
那D呢? D = ε0 (E-P/ε0) + P = ε0 E,把P加回来啦所以不变
本来空间中就没有free charge放了介质进去还是没有free charge,D当然不会变
盲点就在於free charge到底是甚麽?或者说如何区分free与bound charge
大致上来说free charge无论有没有外加电场她都在
bound charge是感应出来的,没有外加电场时就没有,电中性
所以要是中间摆了介质後在想办法导一些电荷上去使她带电D就会变了
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6F:推 dedicationsh:感谢学长的解释~~ 我再想想 04/20 21:14
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