关于电位移矢量容易混淆的几个问题

游波

摘要：电位移矢量()是电磁学中的一个重要的物理量。本文较为详细地说明了电位移矢量不仅与自由电荷有关而且还与束缚电荷有关，并且本文还将仔细讨论电位移矢量仅与自由电荷有关的条件，以及其跟束缚电荷的关系。

关键词：电位移矢量自由电荷束缚电荷

一、引言

电位移矢量（）是大学普通物理电磁学部分的一个重要物理量。在有电介质存在时，高斯定理的表达式·ds=∑qi说明电位移矢量的通量或电位移矢量的散度仅与自由电荷有关，而与束缚电荷无关;而《电磁学》教科书中的很多实例又经常得出电位移矢量仅与自由电荷有关的结论。因此，容易使人们产生电位移矢量在任何情况下都仅与自由电荷有关的错误观点。

本文着重说明了电位移矢量()是一个辅助物理量，并且强调在一般情况下电位移矢量()不仅与自由电荷有关而且还与束缚电荷或介质有关，以及讨论电位移矢量()仅与自由电荷有关的条件和电位移矢量()与束缚电荷的具体关系。

二、电位移矢量的引入

众所周知，物质是由分子或者原子组成的，而分子或者原子又是由带负电荷的电子和带正电荷的原子核所构成的。因此，各种物质从微观结构上看，都是复杂的带电系统。

当物质放入电场后，在电场作用下物质上就会出现电荷，即导体表面上出现的感应电荷和电介质中出现的束缚电荷。在导体情况下，感应电荷在导体内产生的电场与外电场相互抵消，静电平衡时导体内电场为零；而在电场中存在电介质时，电介质在自由电荷激发的外电场0的作用下，要产生束缚电荷。这些束缚电荷作为场源也要激发电场，形成附加电场`。从介质的极化现象看，引起介质极化的是自由电荷激发的电场0，而介质极化产生的电场又反过来影响了空间电场的分布，静电平衡时介质内的总场为：

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