超聲波流量計探頭及換能器原理  七十四

考慮在平行板電容器的兩極之間產生一個電場E，如圖5.1所示，把一個無極分子（S）和一個有極分子（B）放到這個電場中。在電場影響下，無極分子（S）產生極化，它將獲得一個電偶極矩，這種極化實際上是由分子內的兩個電荷+q和-q沿外電場方向分開一段距離r所引起的，則電偶極矩為：P=qr顯然，電荷q分離的程度是電場強度E的函數，r通常隨E的增加而線性地增加，可以采用分子極化率來表示：P=αE這里E為分子中的真實電場，α為分子極化率，它與分子的性質有關。由于分子保持為電中性，所以沒有任何作用力能使整個分子作平移運動。但是，如果分子有一特定的與電場不平行的軸線存在時，則將受到一對力偶使該軸線沿電場方向排列。有極分子在電場中會沿電場方向排列起來，在圖5.1中分子（B）具有永偶極矩P，電偶極矩沿電場E方向上的分量P（E）為：P（E）=Pcosθ式中θ為偶極軸線與電場之間的夾角，當電場增加時，分子會轉動而使θ角變小，此即沿電場方向的極化程度增大，當然，由于分子的熱運動的存在，其排列通常是不會完全的。

圖5.2示出了極化電介質中電偶極子的排列形狀（這只不過是理想化狀態，實際狀態并非如此）。極化的表現以表面電荷聚集為特征（注意是束縛電荷），總

的電偶極矩則可以用下述兩種方法來表示：

其一，設P為單位體積的電偶極矩，稱為極化強度，則有：

此即表示單位體積內含有的所有單個電偶極矩Pi的總和，這是一個矢量，在無外電場作用時，該體積內所有單個電偶極矩的矢量和為零，而在外電場作用下，這個矢量和將具有一定的量值。

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