電介質的極化與相關性質物理電磁畢業(yè)論文-wenkub
2023-04-22 01:56:38 本頁面
【正文】 12 .恒定電場引起的極化 3 無極分子的極化 3 有極分子的極化 43 .交變電場引起的極化 5 10結論 11參考文獻 12致謝 13關于電介質的微觀解釋摘要：本文主要介紹的就是有關電介質的極化與相關性質，在介紹此內容時，首先介紹電介質的極化、電介質的一般性質，其次還解釋恒定電場引起的極化并著重說明了電介質的極化類型（有機分子和無機分子）、用Langevindebye公式解釋極性分子的極化及交變電場情況下對電介質的極化進行了進一步的研究，后又說明電介質的特殊效應及用經典理論來說明極化的一般規(guī)律等內容。電介質內部沒有自由電子，在靜電場中置入電介質后，電場是否就不改變呢？在討論這一問題前我們就要對電介質的微觀結構及其在電場作用下的變化有所認識。理想的絕緣介質內部沒有自由電荷，實際的電介質內部總是存在少量自由電荷，因此它們是造成電介質漏電的原因。充滿電介質的電容器比真空電容器的電容大就是由于電介質的極化作用。凡是能產生極化現(xiàn)象的物質，統(tǒng)稱為電介質。所謂的無機分子指的是分子中電子對稱地分布在正電中心的四周，分子的正電中心與負電中心重合，分子固有電偶極矩等于零的分子。電介質極化時對于各向同性電介質而言，電極化強度矢量與總電場強度的關系為，為真空電容率，為電極化率，以表示相對電容率，它與電極化率間的關系為。頻率進一步增加時，轉向極化失去作用，電容率減小。光頻區(qū)域的電容率實部進一步減小，它對應電介質的折射率，虛部決定了對光波的吸收。此外，一些電介質所具有的某種特殊性質，如壓電性、電致伸縮、熱電效應、鐵電性等也都與極化過程有關。下面對電介質的極化進行定量分析2 .恒定電場引起的極化 無極分子的極化無機分子的固有電偶極矩為零，在電場作用下電子產生位移，每個分子的感應電偶極矩為 （1） 式中為分子的極化率。 有極分子的極化假定每個分子都是剛性的電偶極子，各個分子的的取向由于熱運動而雜亂無章，介質在宏觀上不表現(xiàn)出電性。即極化強度應包括轉向極化和位移極化（感應極化）兩者的貢獻。溫度越高，熱運動越劇烈，電場作用造成的有序性降低，導致極化強度的減小。應該指出，單靠Maxwell理論遇到的色散困難。因此，在高頻電場作用下，只有電子位移極化才是實際可能的極化過程。因為，按照Maxwell的理論，電偶極子的振動將輻射出電磁波，即輻射出能量，電偶極子的振動能量將因此而逐漸衰減，等效于受到一個阻尼力的作用。 根據(jù)（13）式，介質的極化率χe為 因電容率（介電常量）ε與極化率χe的關系為 故有 （14）注意到電容率是復數(shù)，故復折射率 也是復數(shù)，設 則 （15）因在弱阻尼情形，為較小的修正數(shù)，上式最后結果中已略去了項，式中n為實折射率。若電磁波沿z方向傳播，則上式簡化為 （18）波函數(shù)k與折射率n之間的一般關系為 式中為介質中的波長。電介質極化后，分子電偶極矩沿外電場方向作有序排列，極化強度不為零，同時，電介質表面和體內出現(xiàn)束縛電荷。壓電晶體可以把機械振動轉變?yōu)殡娬駝樱毡閼糜谠捦埠碗姵樀入娐暺髦?。利用電致伸縮效應可以把電振動轉變?yōu)闄C械振動，可用于產生超聲波的換能器以及耳機和揚聲器等。不同鐵電疇的極化方向各不相同，因而宏觀上總電偶極矩為零，不表現(xiàn)出電性。各種鐵電體的臨界溫度TC相差懸珠，例如，鈦酸鋇的TC為120℃，而KDP晶體要在150℃以下才表現(xiàn)出鐵電性。駐極體具有優(yōu)異的儲存電荷的能力，
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