题目
在各向同性均匀电介质中,电场强度与电位移之间的关系是什么? A. 电位移等于电场强度除以电介质的介电常数B. 电位移等于电场强度除以电介质的电容率C. 电位移等于电场强度乘以电介质的电容率D. 电位移等于电场强度乘以电介质的相对介电常数
在各向同性均匀电介质中,电场强度与电位移之间的关系是什么?
- A. 电位移等于电场强度除以电介质的介电常数
- B. 电位移等于电场强度除以电介质的电容率
- C. 电位移等于电场强度乘以电介质的电容率
- D. 电位移等于电场强度乘以电介质的相对介电常数
题目解答
答案
C
解析
考查要点:本题主要考查电介质中电场强度($\mathbf{E}$)与电位移($\mathbf{D}$)的关系,需明确两者之间的物理联系及电介质参数的作用。
核心思路:
在各向同性均匀电介质中,电位移$\mathbf{D}$与电场强度$\mathbf{E}$满足线性关系,关键公式为$\mathbf{D} = \varepsilon \mathbf{E}$,其中$\varepsilon$是电介质的绝对介电常数(或称电容率)。需注意区分“介电常数”与“相对介电常数”的概念,避免混淆。
破题关键:
- 公式方向:明确$\mathbf{D}$与$\mathbf{E}$是正比关系,排除除法选项(A、B)。
- 参数辨析:确认“电容率”对应绝对介电常数$\varepsilon$,而非相对介电常数$\varepsilon_r$(选项D未考虑$\varepsilon_0$,表述不完整)。
在电介质中,电位移$\mathbf{D}$的定义为:
$\mathbf{D} = \varepsilon_0 \mathbf{E} + \mathbf{P},$
其中$\mathbf{P}$是极化强度。对于各向同性均匀电介质,极化强度$\mathbf{P}$与$\mathbf{E}$满足$\mathbf{P} = \varepsilon_0 \chi_e \mathbf{E}$,代入得:
$\mathbf{D} = \varepsilon_0 (1 + \chi_e) \mathbf{E} = \varepsilon \mathbf{E},$
其中$\varepsilon = \varepsilon_0 (1 + \chi_e)$为绝对介电常数(或电容率)。因此,$\mathbf{D}$与$\mathbf{E}$成正比,比例系数为电介质的电容率。
选项分析:
- A、B:错误,混淆了乘除关系。
- D:错误,相对介电常数$\varepsilon_r = \varepsilon / \varepsilon_0$,若仅乘$\varepsilon_r$,需额外乘$\varepsilon_0$才能得到$\mathbf{D} = \varepsilon \mathbf{E}$。
- C:正确,直接对应公式$\mathbf{D} = \varepsilon \mathbf{E}$。