电介质中的电场强度、电通密度
电介质中所储存的能量
●两种不同的电介质相结合的情况
作用于分界面上的力
电场强度与分界面垂直的情况
●电场强度与分界面平行的情况
电场强度与分界面平行的情况
注：带电体所储存的能量请参见第19课。
[1]电介质中的能量
电介质中储存的能量为
w为能量密度（J/m3）
E为电介质中的电场强度（V/m）
D为电介质中的电通密度（C/m2）
[2]电介质中导体表面的作用力
电介质的表面作用力为
f为电介质表面单位面积所受的作用力（Pa）
E为电介质表面的电场强度。
D为电介质表面的电通密度。
ε为电介质的介电常数。
[3]两种不同的电介质分界面的作用力
电场强度与分界面垂直时，两种不同电介质分界面的作用力为
f为分界面的作用力（Pa）
D为电通密度（C/m2）
E1、E2为各电介质的电场强度（V/m）
ε1、ε2为各电介质的介电常数（F/m）
电场强度与分界面平行时：(www.daowen.com)
E为电场强度（V/m）
D1、D2为各电介质的电通密度（C/m2）
电介质中储存的静电电能
在电介质中，从导体表面上的净电荷ΔQ（C）发出ΔQ条电力线，用该电力线包围得到的管称为电力线管。截面积ΔS（m2）与微小电力线管的微小长度Δl（m）构成的微小体积部分，若设电力线管长度Δl（m）部分的电位差ΔV（V），则该微小体积部分所储存能量ΔW/（J）为
单位体积能量密度w（J/m3）为
电介质中导体表面的作用力
电介质中的导体表面外侧的虚拟位移为dx（m）时，所引起的能量的变化量为单位面积的虚拟位移为克服电场力所需要做的功dW（J/m2）为
因此，电介质表面单位面积所受到的力f（Pa）为
两种不同的电介质的分界面的作用力
在介电常数为ε1、ε2的两种不同的电介质分界面上，当电场强度与该分界面垂直时，如果介电常数为ε2的电介质相对于分界面的虚拟位移为dx（m），则所引起的能量的变化量为单位面积的虚拟位移为克服电场力所需要做的功dW（J/m2）。当D=D1=D2时：
因此，分界面单位面积所受的作用力f（Pa）为
当电场强度与分界面平行时，E=E1=E2，同样大小的虚拟位移，所引起的能量的变化量dW（J/m2）为
分界面上单位面积所受到的作用力，可以看作是由于该dx的位移使得电通密度由D2变化到D1时，为克服电场力所需要做的功f（Pa）为
综上所述，在电介质的分界面上分别存在着排斥力和吸引力两种力的作用。当ε1=ε2时，电介质电力线管中排斥力的方向与电场强度的方向相同，吸引力的方向与电场强度的方向垂直。这种作用力也称之为麦克斯韦应力。
例题1
如图所示，间距为1mm的平行板电容器中加入相对介电常数为2的电介质，导体板之间所加的电压为100V，求电介质的能量密度。
【例题1解】
电介质中电场强度为
电介质的能量密度为
例题2
在例题1的条件下，计算极板单位面积所受作用力。
【例题2解】
当极板向电介质侧作dx（m）的虚拟位移时，所引起的能量变化量与单位面积的虚拟位移所做的功dW（J/m2）相同：
电介质表面单位面积所受到的作用力为
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