無(wú)機(jī)材料的介電性能-文庫(kù)吧資料
2025-05-23 09:20本頁(yè)面
【正文】 礙處，自由電子積聚，形成空間電荷極化，一般為高壓式極化。 4. 轉(zhuǎn)向極化 轉(zhuǎn)向極化： 具有恒定偶極矩的極性分子在外加電場(chǎng)作用下，偶極子發(fā)生轉(zhuǎn)向，趨于和外加電場(chǎng)方向一致，與極性分子的熱運(yùn)動(dòng)達(dá)到統(tǒng)計(jì)平衡狀態(tài)，整體表現(xiàn)為宏觀偶極矩。 離子松弛極化率比電子位移極化率大一個(gè)數(shù)量級(jí)，可導(dǎo)致材料大的介電常數(shù)。 松弛極化的特點(diǎn)：比位移極化移動(dòng)較大距離，移動(dòng)時(shí)需克服一定的勢(shì)壘，極化建立時(shí)間長(zhǎng)，需吸收一定的能量，是一種非可逆過(guò)程。 － + + － E X+ X 感生的電偶極矩為： ?=q(x+－ x) ?= ?iEloc 正離子受到的彈性恢復(fù)力： k(x+－ x) 負(fù)離子受到的彈性恢復(fù)力： k(x － x+) 運(yùn)動(dòng)方程： M+a= k(x+－ x)+qEoe i?t Ma=k(x － x+)+qEoe i?t 得： M*=M+M/(M++M) 彈性振子的固有頻率 ： ?o=(k/M*)1/2 離子位移極化率： ? e =[1/(?o2－ ?2)]q2/M* ??0 靜態(tài)極化率： ?i =q2/M* ?o2= q2 k 3. 松弛極化 松弛質(zhì)點(diǎn)：材料中存在著弱聯(lián)系的電子、離子和偶極子。 在交變電場(chǎng)的作用下，可以將其看作一個(gè)彈簧振子，彈性恢復(fù)力： kx + 建立牛頓方程： ma= kx eEoe i?t 電偶極矩： ?= ex= Eoe i?t{1/[(k/m)o2－ ?2]}e2/m 彈性振子的固有頻率 ： ?o=(k/m)1/2 有： ? = ?e Eloc 得： ? e =[1/(?o2－ ?2)]e2/m ??0 ? e =e2/m ?o2 （靜態(tài)極化率） 2. 離子位移極化 離子位移極化：離子在電場(chǎng)的作用下，偏移平衡位置引起的極化。 1. 電子位移極化 電子位移極化和電子松弛極化 電子位移極化 無(wú)外電場(chǎng)作用 + E 電子位移極化 177。 極化機(jī)制 極化的基本形式： 第一種： 位移式極化 彈性的、瞬間完成的、不消耗能量的極化。 克勞修斯 莫索蒂方程的適用范圍： 適用于分子間作用很弱的氣體、非極性液體、非極性固體、具有適當(dāng)對(duì)稱性的固體。 介質(zhì)中的其它偶極子對(duì)特定質(zhì)點(diǎn)的電場(chǎng)貢獻(xiàn)分為兩部分： 球外介質(zhì)的作用 E1 ＋ E2和球內(nèi)介質(zhì)的作用 E3 洛倫茲場(chǎng) E2的計(jì)算： r O + － P d? rsin? 空腔表面上的電荷密度： － P cos? 黑環(huán)所對(duì)應(yīng)的微小環(huán)球面的表面積 dS: dS=2?rsin? rd? dS面上的電荷為： dq= － P cos?dS ? 根據(jù)庫(kù)侖定律： dS面上的電荷作用在球心單位正電荷上的 P方向分力 dF： dF= －（－ Pcos?dS/4??o r2 ) cos? 由 qE=F 1 E=F E=F dE= Pcos2?dS/4??o r2 = (2?rsin? rd?)(Pcos2?/4??o r2 ) =Pcos2? sin? /2?o r2 d? 整個(gè)空心球面上的電荷在 O點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)為： dE由 0到 ?的積分 洛倫茲場(chǎng) E2 ： E2 = P /3?o E3為只考慮質(zhì)點(diǎn)附近偶極子的影響，其值由晶體結(jié)構(gòu)決定，已證明，球體中具有立方對(duì)稱的參考點(diǎn)位置，如果所有原子都可以用平行的點(diǎn)型偶極子來(lái)代替，則 E3 =0。 球外介質(zhì)的作用電場(chǎng)：設(shè)想把假想的球挖空，使球外的介質(zhì)作用歸結(jié)為空球表面極化電荷作用場(chǎng)（洛倫茲場(chǎng)） E2和整個(gè)介質(zhì)外邊界表面極化電荷作用場(chǎng) E1之和。 對(duì)于固體介質(zhì)，周圍介質(zhì)的極化作用對(duì)作用于特定質(zhì)點(diǎn)上的局部電場(chǎng)有影響。 極板上自由電荷密度： Qo/A= CoV/A=(?o A/d)V/A= ?o E （ E兩極板間自由電荷形成的電場(chǎng)，也即宏觀電場(chǎng)） 介電材料存在時(shí)極板上電荷密度 D:等于自由電荷密度與束縛電荷密度之和： 由： ?r= (Qo+ Q1 )/Qo 得： ?r Qo /A = (Qo+ Q1 )/A 有： ?r ?o E = (Qo+ Q1 )/A= D D= ?o E+P= ?o ?r E = ?1 E (?l絕對(duì)介電常數(shù)） P= (?1－ ?o)E = ?o (? r 1) E 電介質(zhì)的電極化率 ?e：束縛電荷和自由電荷的比例： ?e=P/ ?oE= (?r1 ) 得： P= ?o ?eE（作用物理量與感應(yīng)物理量間的關(guān)系） 克勞修斯 莫索蒂方程 外加電場(chǎng) E外 E1 外加電場(chǎng) E外 (物體外部固定電荷所產(chǎn)生。 ?r=C/Co= (Qo+ Q1 )/Qo 電介質(zhì)提高電容量的原因： 由于質(zhì)點(diǎn)的極化作用，結(jié)果在材料表面感應(yīng)了異性電荷，它們束縛住板上一部分電荷，抵
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