束縛電荷

電介質中的正負電荷，在電場力作用下只能在原子或分子範圍內做微小位移，它們叫束縛電荷。

在外電場中，均勻介質內部各處仍呈電中性，但在介質表面要出現電荷，這種電荷不能離開電介質到其它帶電體，也不能在電介質內部自由移動。稱它為束縛電荷或極化電荷。

基本介紹

• 中文名：束縛電荷
• 外文名：Bound charge
• 領域：電磁學
• 性質：只能在原子或分子範圍內微小位移
• 別稱：極化電荷
• 結果：產生附加電荷

現象介紹

電介質極化後可在電介質內部和表面上產生附加電荷，由於這種電荷不像導體中的自由電荷那樣可用傳導的方法引走，它在電場力作用下只能在原子或分子範圍內做微小位移，故稱作束縛電荷或極化電荷。

它不像導體中的自由電荷能用傳導方法將其引走,在外電場中，出現束縛電荷的現象叫做電介質極化。

極化強度關係

（1）在均勻電介質內部，束縛電荷彼此抵消，束縛電荷僅出現於介質表面。均勻介質極化時，其表面上某點的極化電荷面密度，等於該處電極化強度在外法線上的分量。電介質產生的一切巨觀效果都是通過未抵消的束縛電荷來體現。下面導出束縛電荷分布與極化強度的關係。

通常定義為介質外法線方向。

表面：

介質內部：

因為，所以。

(2)在非均勻電介質中，有束縛電荷的積累。在電場中，穿過任意閉合曲面的極化強度通量等於該閉合曲面內極化電荷總量的負值。

表面：

內部：

。

在任一曲面內極化電荷的負值等於極化強度的通量。

密度相關關係

束縛電荷體密度與極化強度的關係

在介質中取一任意形狀的體積V，V的邊界面為S，下面求V內的極化電荷量q'。

若V趨於物理無限小，則比值就是該點的束縛電荷體密度。

分析：那些被V的邊界面S截為兩段的偶極子對極化電荷q'有貢獻。

在S上取一個小面元dS，其上與該點同向，並假設與面元法向夾角為。

dS很小，認為其上各點相同，並認為dS附近的偶極子都有相等的偶極矩。

在dS兩側作兩個於dS平行的面元dS₁和dS₂，他們與dS的垂直距離都為，顯然，中心在夾層內的偶極子一定被dS所截，對極化電荷q'有貢獻，中心在夾層外的偶極子對極化電荷q'無貢獻。

設介質中單位體積內的分子數為n，則夾層的體積為；

中心在夾層內的偶極子數（分子數）為；

所貢獻的電荷量為。