電極化強度

電極化強度是指電介質極化程度和極化方向的物理量，電極化強度P定義為單位體積內分子電偶極矩p的矢量和。

基本介紹

• 中文名：電極化強度
• 外文名：electric polarization
• 領域：電磁學
• 單位：C/m^2
• 介質：電介質
• 產生：電介質極化

定義

在電介質中任取一巨觀體積，在沒有外電場時，電介質未被極化，此小體積中所有分子的電偶極矩的矢量和為0，即。當外電場存在時，電介質將被極化，此小體積中分子電偶極矩的矢量和將不為0，即。外電場越強，分子電偶極矩的矢量和就越大。因此，我們用單位體積中分子電偶極矩的矢量和來表示電介質的極化程度，有

式中叫做電極化強度，單位是。

關係

由於電介質的極化電荷是電介質極化的結果，所以極化電荷與電極化強度之間必然存在某種定量關係。我們可以利用一個特例來推出這個關係。如圖所示，在一對面積為S、相距為d的均勻帶電平面(設兩平面的自由電荷面密度分別是和，S的線度遠大於d)之間充入各向同性的均勻電介質。由於電極化的作用，在靠近帶電平面的介質平面上會出現與自由電荷異號的均勻面分布的極化電荷，其面密度是和，而在介質內部沒有剩餘的極化電荷。所以整個介質的電偶極矩矢量和是，而電極化強度是

充滿介質的帶電平面

（1）

這表明，在均勻各向同性的電介質中，電極化強度的大小等於電極化產生的極化電荷面密度．

同樣，我們利用上面的特例來分析極化電荷和束縛電荷、電極化強度與電場強度的關係．如圖所示，利用式(1)得到自由電荷產生的電場強度大小為

方向向下．若電介質表面的極化電荷面密度是，則極化電荷所激發電場的電場強度的大小是

方向向上．所以介質中的電場強度是

利用式，代入上式有

於是得到自由電荷密度與極化電荷密度的關係是

利用關係式，得到自由電荷與極化電荷的關係是

可得出電介質中電極化強度與電場強度的數值關係

定義，稱為電介質的電極化率(electric susceptibility)．相應的矢量關係是

上式表明，在各向同性電介質中，電極化強度和電場強度成正比，且方向相同．

應當注意的是，各向同性均勻電介質在靜電場中被極化時，其相對電容率和電極化率是常數。但是在頻率較高的變化電場中被極化時，由於介質電極化需要一定的時間，使分子的電偶極矩的變化跟不上電場的變化，電介質的相對電容率會下降。所以在高頻電場中，電介質的相對介電常數與外加電場的頻率有關。