電介質(zhì)的極化與相關(guān)性質(zhì)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(jié)論 11參考文獻(xiàn) 12致謝 13關(guān)于電介質(zhì)的微觀解釋摘要：本文主要介紹的就是有關(guān)電介質(zhì)的極化與相關(guān)性質(zhì)，在介紹此內(nèi)容時，首先介紹電介質(zhì)的極化、電介質(zhì)的一般性質(zhì)，其次還解釋恒定電場引起的極化并著重說明了電介質(zhì)的極化類型（有機(jī)分子和無機(jī)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(zhì)的極化進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，后又說明電介質(zhì)的特殊效應(yīng)及用經(jīng)典理論來說明極化的一般規(guī)律等內(nèi)容。電介質(zhì)內(nèi)部沒有自由電子，在靜電場中置入電介質(zhì)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(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)及其在電場作用下的變化有所認(rèn)識。理想的絕緣介質(zhì)內(nèi)部沒有自由電荷，實際的電介質(zhì)內(nèi)部總是存在少量自由電荷，因此它們是造成電介質(zhì)漏電的原因。充滿電介質(zhì)的電容器比真空電容器的電容大就是由于電介質(zhì)的極化作用。凡是能產(chǎn)生極化現(xiàn)象的物質(zhì)，統(tǒng)稱為電介質(zhì)。所謂的無機(jī)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(fù)電中心重合，分子固有電偶極矩等于零的分子。電介質(zhì)極化時對于各向同性電介質(zhì)而言，電極化強(qiáng)度矢量與總電場強(qiáng)度的關(guān)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(guān)系為。頻率進(jìn)一步增加時，轉(zhuǎn)向極化失去作用，電容率減小。光頻區(qū)域的電容率實部進(jìn)一步減小，它對應(yīng)電介質(zhì)的折射率，虛部決定了對光波的吸收。此外，一些電介質(zhì)所具有的某種特殊性質(zhì)，如壓電性、電致伸縮、熱電效應(yīng)、鐵電性等也都與極化過程有關(guān)。下面對電介質(zhì)的極化進(jìn)行定量分析2 .恒定電場引起的極化 無極分子的極化無機(jī)分子的固有電偶極矩為零，在電場作用下電子產(chǎn)生位移，每個分子的感應(yīng)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(yùn)動而雜亂無章，介質(zhì)在宏觀上不表現(xiàn)出電性。即極化強(qiáng)度應(yīng)包括轉(zhuǎn)向極化和位移極化（感應(yīng)極化）兩者的貢獻(xiàn)。溫度越高，熱運(yùn)動越劇烈，電場作用造成的有序性降低，導(dǎo)致極化強(qiáng)度的減小。應(yīng)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(zhì)的極化率χe為 因電容率（介電常量）ε與極化率χe的關(guān)系為 故有 （14）注意到電容率是復(fù)數(shù)，故復(fù)折射率 也是復(fù)數(shù)，設(shè) 則 （15）因在弱阻尼情形，為較小的修正數(shù)，上式最后結(jié)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(guān)系為 式中為介質(zhì)中的波長。電介質(zhì)極化后，分子電偶極矩沿外電場方向作有序排列，極化強(qiáng)度不為零，同時，電介質(zhì)表面和體內(nèi)出現(xiàn)束縛電荷。壓電晶體可以把機(jī)械振動轉(zhuǎn)變?yōu)殡娬駝?，普遍?yīng)用于話筒和電唱針等電聲器中。利用電致伸縮效應(yīng)可以把電振動轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動，可用于產(chǎn)生超聲波的換能器以及耳機(jī)和揚(yáng)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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