電位移的物理意義是什麼?

時間 2021-05-06 08:10:04

1樓:indie.record

其實我們主要就想要知道E,而這個E又取決於所有的電荷(束縛電荷+自由電荷),但我們一般不想去關心束縛電荷具體密度是多少,於是我們就引入了乙個可以描述這些束縛電荷的東西(也就是P),然後把E減去P,剩下的就只有描述自由電荷的東西了,我們把這個叫做D。

舉個簡單的例子。我手裡有塊橡膠,橡膠中間穿過一根帶電的導線(因為導線周圍有個電場,所以影響了橡膠裡一堆堆電子和原子核的方向)。此時,E描述的是【橡膠+導線】的資訊,而P描述的是【橡膠】的資訊,D描述的就是剩下的那根【導線】的資訊了。

其中橡膠代表束縛電荷,導線代表自由電荷。

最後說一下為什麼D明明是總體被減了一部分所剩下的東西(【導線】=【橡膠+導線】-【橡膠】),但看起來像是E和P的加起來的樣子(D=e0E+P)。比較簡單的理解是:因為有關橡膠的那個部分(P)具體寫出來時前面有個負號,於是【導線】=【橡膠+導線】-(-【橡膠的絕對值】),負負得正了。

(而為啥有關橡膠的那一部分是負的,是因為束縛電荷的體積密度那邊有個負號,再往上推就是因為在計算電勢時用了分部積分/乘積法則,出來了乙個a-b,a是有關表面密度--我們不管它,而-b就是有關之前提到的那個體積密度,也就是這裡出現了負號)

2樓:lotus2019

我來說乙個非常容易理解E和D區別的思路,不用任何公式:假設有乙個虛無空間,裡面任何物質都沒有,連真空也沒有(有點荒謬但便於理解),現在把乙個電荷放入其中,該電荷產生的電場是D。如果現在這個虛無空間中充滿真空,那麼這時的電場強度值就用D除以真空的介電常數這個係數得E。

如果現在這個虛無空間中充滿的是某種電介質,那麼這時的電場強度就用D除以該電介質的介電常數得E。所以原來這個電位移向量D是虛無空間的電場!它不考慮空間中的物質,它關注的是電場和產生電場的源即電荷之間的關係(高斯定律),而電場強度E則是考慮在虛無空間電場D的基礎上加上實際物質後的最終電場的強弱,它關注的是實際的電場強弱。

虛無空間中充有什麼物質就用D除以該物質的介電常數即得實際的電場強度E。同理,磁場中的B和H也可以做類似理解。

3樓:Quantum

是由於極化電荷導致介質表面分布電荷重新分布的乙個向量,可以模擬電場強度,∫D ds=∫dQo/εo, 其中Qo是自由電荷

4樓:

有電介質情況下,電場是E,那麼假設沒有電介質原來的由自由電荷產生的電場強度是多少呢?就是電位移向量啦~

為了在有電介質的情況下能簡潔地表示出電場的散度表示式。

5樓:泰山2008

電位移D就是課本上的電感應強度。真空中的電場強度E,通過介質後,就需要考慮介電常數e和極化P,所以又定義了電位移D=eE+P。

前面答主解釋的位移電流很形象。

6樓:Ready-Player

回答一下我理解的「電位移」,我覺得應該是可以說清楚的。

我們先從形式上看,再從內容上看。

(1)真空中的高斯定理:

如果給這個式子變形一下,我們將得到:

如果真的能搞清楚高斯定理的物理意義是什麼,那麼「電位移」就顯而易見了。

對於高斯定理,我們一直用前面一種形式,卻從來沒有人用過變形後的形式。

這個被積分的物理量表示什麼意義呢?

高斯定理本來描述的就是在乙個封閉的曲面中,從曲面「移動」出去的「通量」,應該等於在這個封閉曲面所包含的體積內部「源頭」所產生的量。

曲面積分的結果稱之為通量,那麼 是否可以稱之為通量密度呢?

後面會說,其實這裡的 就是模擬於無電介質情況下的「電位移向量」,「電通量密度」這麼稱呼是可以的,其實「電位移向量」本身也有另乙個叫法「電通量密度」。

現在感性的想一下,「通量密度」,是否就是「移動」出去的意思呢?

則就翻譯了帶有移動的意思,稱之為「電位移」。

(2)其實前面一系列都是在做模擬,真正的電位移還沒有出場。

首先看一下,有電介質情況下的高斯定理:

這裡我故意沒有把電位移向量用 表達,而是展開來寫,不過,應該已經發現這裡的與之前的不同了,我再抄一遍,大家看看(使用改變後的形式):

是不是恰好多了乙個極化向量 ,那麼形式上既然沒有變,之前的 和現在的 其實物理意義都是代表著「電通量密度」,有移動的意味,故稱 為電位移向量,而沒有電介質的高斯定理,由於本身已經定義了電場強度和電介質,就使用最初的形式:

因此也沒有另外定義 ,但是在含有電介質的情況下,卻另外定義了 ,可以達到形式上的統一(與改變的真空中的高斯定理)。

最後把定義丟擲來,仔細看一下:

,字母選擇應該也是對應著 。

7樓:AEther

挖個墳。

設電介質中的某一點電場為E,那麼E=E0+E',其中E0是自由電荷產生的電場,E'是束縛電荷產生的電場;

回頭看這個莫名其妙的公式D=ε0·E+P,兩邊除以ε0改寫成D/ε0=E+P/ε0,而P/ε0=-E'(有個負號,因為P的方向指向電偶中的正電荷),對照上面的E=E0+E'可知,D/ε0代表自由電荷產生的電場。

所以大概可以把D理解成自由電荷在某點的「存在感」,把封閉曲面上所有「存在感」加起來,就變成了曲面中的自由電荷本身,這樣就解釋了∫D·ds=∑q,q是哪一側的電荷取決於法矢s的指向。

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