電介質（絕緣體）：不導電的物質，其中的電荷被束縛在原子范圍內不能宏觀移動

束縛電荷（極化電荷）：電介質中被束縛的電荷

極化：原先宏觀上處處電中性的導體或電介質，在外電場的作用下，達到平衡后，出現某種宏觀的電荷分布并產生附加電場的現象

極化的微觀機制

電介質分子的電偶極子模型：將電介質分子中全部的正負電荷用一對等效的正負點電荷（稱為正負電荷的等效中心）代替，這樣的一對等量異種電荷構成的模型叫電偶極子，引入電偶極矩作為電偶極子模型的特征物理量，

，其中 為從負電荷中心指向正電荷中心的長度矢量。

位移極化與取向極化：

電介質分子可以分為有極分子和無極分子，后者正負電荷等效中心重合，電偶極矩為零。對于無極分子構成的電介質，在外加電場的情況下無極分子正負電荷中心會產生便宜，使得電偶極矩不為零，在宏觀下表現為電介質表面出現面電荷分布（當電介質不均勻時，會出現體電荷分布），稱為位移極化。對于有極分子構成的電介質，在外加電場的情況下，原本雜亂無章分布的電偶極子會趨向于沿外電場方向整齊排列（主要是電偶極矩的方向發生了改變），在宏觀下表現為電介質出現面電荷分布或體電荷分布，稱為取向極化。

極化的描述

極化強度矢量：定義為單位體積內分子電偶極矩的矢量和，

，按照極化強度矢量是否為常值，可以將極化分為均勻極化和非均勻極化。

極化電荷：極化電荷

在宏觀上表現為極化電荷面密度 和極化電荷體密度 。

退極化場：極化電荷會產生附加電場

，總電場可以表示為 ，通常，在電解質內部 往往與 反向，對外加電場起到削弱的作用，從而削弱極化作用，故而稱為退極化場。

極化強度矢量與極化電荷的關系

即極化強度矢量經任意閉合曲面的通量等于該閉合曲面內極化電荷總量的負值，或極化強度矢量的散度等于極化電荷體密度的負值。

即極化電荷的面密度等于極化強度矢量在電介質表面的法向分量的大小。

極化強度矢量和總電場的關系

在線性電介質中，有

，其中比例系數 稱為電極化率，是一個無量綱的量，對于各向同性且均勻的電介質， 是一個常量。

有電介質存在時的靜電場

我們已經知道，無電介質存在的靜電場滿足以下兩個方程（高斯定理與安培環路定理）：

引入一個輔助的物理量——電位移矢量：

引入一個物理量——相對介電常量（相對電容率）：

容易得到有電介質存在時的靜電場完備方程組（積分表達式）：

其中

為自由電荷（所有極化電荷不算在內）

這里同時給出靜電場完備方程組的微分表達式：

靜電場的邊界條件

靜電場完備方程在介質突變處往往不再適用，取而代之的是靜電場滿足的邊界條件

（1）電位移矢量的法向分量連續：

（2）電場強度的切向分量連續：

帶電體系的靜電能

顯然，帶電體系的形成需要克服電力做功，相應的能量轉換使帶電體系具有靜電勢能，靜電勢能儲存在同時產生的靜電場之中，是靜電場的能量，稱為靜電能。

（1）帶電體系的靜電勢能

設帶電體系由

等點電荷構成，則這個帶電體系的靜電勢能為 ，其中 為體系除 以外其余點電荷在 位置產生的電勢。

對于電荷連續分布的帶電體，其靜電能表示為

， ，

（2）電容器儲存的靜電能

（3）靜電場的能量

事實上電能就是電場的能量，電場是特殊形式的物質，單位體積內電場所具有的能量稱為電能密度，電場能量密度的普適公式為：

總結

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