为什么在讨论静电场中的电介质时 把电介质看做是电偶极子模型?而在讨论稳恒磁场中的磁介质时把磁
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为什么在讨论静电场中的电介质时,把电介质看做是电偶极子模型?而在讨论稳恒磁场中的磁介质时把磁介质分子看成分子环流模型?
参考答案
静电场的基本性质之一是电场会对处于其中的电荷存在作用力。电介质是电阻率很大、导电能力很差的物质,即绝缘体。在讨论电介质与静电场的相互作用时需将电介质分子看成是某种形式的带电模型。一方面,静电场对这种带电模型有作用力,从而使这种带电模型处于一种特殊的状态。另一方面,处于特殊状态的这种带电模型能反作用于静电场,使静电场的空间分布发生改变。
根据物质的电结构理论,电介质分子中存在着大量的正负带电粒子,但带负电荷的自由电子的数目很少,即使在强电场的作用下,由于受原子核的束缚作用较大也不能发生宏观的位移(因此,这些带电粒子叫做束缚电荷)。但这些粒子在外电场作用下仍可以发生微观的移动(在分子大小的范围内),达到静电平衡后,产生附加的电场,对原来的电场产生影响。
当场点与分子的距离远大于分子本身的线度时,电介质分子在空间激发的电场可以近似采用“重心模型”计算,即认为分子中所有正电荷集中于一点,称为正电荷重心;所有负电荷集中于一点,叫做负电荷重心。电介质分子在远处激发的电场近似看做是相距很近的正负电荷各自激发电场的叠加。
将这样的两个重心的正负电荷组成的带电体系看做一个电偶极子模型。
同理,稳恒磁场的基本性质之一是对其中的电流产生作用力。磁介质是指在磁场作用下能发生变化并反过来影响磁场的物质(任何物质在磁场作用下都可以或多或少地发生变化并反过来影响磁场,因此任何物质都可以看做是磁介质)。
在讨论稳恒磁场与磁介质的相互作用时,由物质的电结构理论,应着重分析带电粒子在其中的运动情况,如核外电子绕核的轨道运动,电子的自旋运动以及原子核的自旋运动等。可见,在磁介质分子中,存在着无数等效的环流。根据安培的分子环流理论,每个磁介质分子相当于一个环形电流,叫做分子环流,其磁矩叫做分子磁矩。在无外磁场作用时,大量分子磁矩方向杂乱无章,任何体积元内分子磁矩的矢量和为零,对外不显磁性;当磁介质处在外磁场中时,分子磁矩将不同程度地转向外磁场方向,使磁介质处于磁化状态,产生附加磁场,并反作用于外磁场,使外磁场的空间分布发生改变。