超声波流量计探头及换能器原理  七十四

考虑在平行板电容器的两极之间产生一个电场E，如图5.1所示，把一个无极分子（S）和一个有极分子（B）放到这个电场中。在电场影响下，无极分子（S）产生极化，它将获得一个电偶极矩，这种极化实际上是由分子内的两个电荷+q和-q沿外电场方向分开一段距离r所引起的，则电偶极矩为：P=qr显然，电荷q分离的程度是电场强度E的函数，r通常随E的增加而线性地增加，可以采用分子极化率来表示：P=αE这里E为分子中的真实电场，α为分子极化率，它与分子的性质有关。由于分子保持为电中性，所以没有任何作用力能使整个分子作平移运动。但是，如果分子有一特定的与电场不平行的轴线存在时，则将受到一对力偶使该轴线沿电场方向排列。有极分子在电场中会沿电场方向排列起来，在图5.1中分子（B）具有永偶极矩P，电偶极矩沿电场E方向上的分量P（E）为：P（E）=Pcosθ式中θ为偶极轴线与电场之间的夹角，当电场增加时，分子会转动而使θ角变小，此即沿电场方向的极化程度增大，当然，由于分子的热运动的存在，其排列通常是不会完全的。

图5.2示出了极化电介质中电偶极子的排列形状（这只不过是理想化状态，实际状态并非如此）。极化的表现以表面电荷聚集为特征（注意是束缚电荷），总

的电偶极矩则可以用下述两种方法来表示：

其一，设P为单位体积的电偶极矩，称为极化强度，则有：

此即表示单位体积内含有的所有单个电偶极矩Pi的总和，这是一个矢量，在无外电场作用时，该体积内所有单个电偶极矩的矢量和为零，而在外电场作用下，这个矢量和将具有一定的量值。

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