【2017年整理】电介质物理课件(-1).ppt

1.概述 2.恒定电场中电介质的极化 3.交变电场中电介质的损耗 4.电介质的电导 5.强电场下电介质的击穿 概述 1. 电介质物理的发展 2. 电介质与导体的区别 3. 电介质的定义 4. 电介质的分类 5. 电介质的应用 1. 电介质物理的发展 设：电荷的面密度为+?，使平板与圆柱形相交，圆柱形底面积 为S1，侧面为F，求带电荷产生的电场强度。 应用高斯定律  应用媒质分界处的电力线的折射定律：通过第一个圆柱底面积的位移通量Dn1S1，通过第二个圆柱底面积的位移通量Dn2S2， 因为分界面上没有自由电荷，所以总位移通量等于0. 6).电阻率与温度关系的区别 电介质的分类可以按凝固状态、组成特性、电荷分 布特性以及P-E来分： 1）按凝固状态可分： 气体电介质：真空、充气（氮、氩、氟里昂） 液体电介质：矿物油、苏伏油、蓖麻油 固体电介质：树脂漆、塑料、云母、石英、陶瓷等 2）按组成特性分： 有机电介质(矿物油,纸,高分子聚合物) 无机电介质(玻璃,陶瓷等) 3）据电荷的分布特性 ①非极性（中性）电介质：分子内部的正负电荷重心重合，电偶极矩?=0 如单原子分子（He, Ne, Ar, Kr, Xe）， 相同原子组成的双原子（H2, N2, Cl2） 对称结构的多原子分子（CO2，C6H6(苯) CCl4等） ②极性电介质：其分子的正负电荷中心不重合，分子具有偶极矩,按偶极矩的大小分： ??0.5德拜的弱极性介质 ?1.5德拜为强极性介质 0.5?1.5德拜为中极性介质 ③离子式电介质：是由正、负离子构成，具有较大的偶极矩，由于离子之间的静电联系很强，具有很高的机械强度，此时没有个别的分子，存在于介质的是离子了。 4)按极化强度与电场强度的关系 P-E为线性介质（位移极化） P-E为非线性介质——自发极化的高介铁电等 5)按形态来分 块状， 膜状， 一维 零维 电介质早期的应用仅作为分隔电流的绝缘材料，随着科学技术的发展，电介质已远不足仅作为绝缘材料来应用了。 “上天下地离不开由介质”，除绝缘外 储能元件 极化特性 电容器介质 换能元件 压电特性 压电点火 传感元件 热电、热释电特性 夜视仪等 光倍频元件 非线性光学特性 激光调制上 其折射率可以通过外加电场而灵敏场改变 人体生命 驻极体用于外科接骨手术，它可以帮助折骨的愈合和生长，电介质的研究，存在促进生命科学的发展，人们发现树木、骨骼、筋、等都有压电效应，据说人体的尾椎骨形成一对偶极子。 《电介质物理学》 殷之文 科学出版社出版 《电介质理论》 李景德等 科学出版社出版 《电介质物理基础》 孙目珍 华南理工大学出版社 《电介质物理》 姚喜 西安交通大学出版社 《电介质理论基础》 孟中岩 国防工业出版社 《电介质物理学》 陈季丹 机械工业出版 《电介质物理学》 金维芳 机械工业出版 第一章 恒定电场中电介质的极化 §1.1 介电系数与介质极化 一、介电系数 在静电学中引入电介质介电系数的物理概念是从库仑定律开始的。 1．库仑定律定义为：两个固定距离的点电荷在真空中和在介质中相互作用力的比值。 3.实验条件：1.两极板间尺寸不变； 2.保持Q不变（恒流源） 二、介质的极化 §1.2 介质极化的宏观与微观之间的关系 介质极化的结果： 在电介质内部沿电场方向出现偶极矩， 在电介质表面出现束缚电荷。 微观：分子偶极矩 宏观：束缚电荷 介质极化与电场关系：极化是随电场而变的，电场越强， 沿电场方向的取向的偶极矩愈多， 或者说电极化的程度愈强。 极化强度定义：单位体积内感应偶极矩的矢量和， 式中N——单位体积中的分子数。 极化强度与表面束缚电荷关系： Pn——极化强度在?S面法线方向的分量。 介质宏观参数与微观参数关系： 要提高电介质的介电系数采用三个途径： N↑ 增加分子数?? ??  ?↑