電介質(zhì)物理基礎(chǔ)習(xí)題解

1、參  考  答  案 第  一  章 1.        電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下，在介質(zhì)內(nèi)部感應(yīng)出偶極矩、介質(zhì)表面出現(xiàn)束縛電荷的現(xiàn)象稱為電介質(zhì)的極化。其宏觀參數(shù)是介電系數(shù)。     2.    在電場(chǎng)作用下平板介質(zhì)電容器的介質(zhì)表面上的束縛電荷所產(chǎn)生的、與外電場(chǎng)方向相反的電場(chǎng)，起削弱外電場(chǎng)的作用，所以稱為退極化電場(chǎng)。退極化電場(chǎng)：     

2、60;       平均宏觀電場(chǎng)：       充電電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)：         3. 計(jì)算氧的電子位移極化率:按式代入相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。    4氖的相對(duì)介電系數(shù):       單位體積的粒子數(shù):，而所以:        5洛倫茲有效電場(chǎng)：  

3、;      r與的關(guān)系為： 介電系數(shù)的溫度系數(shù)為： 6時(shí)，洛倫茲有效電場(chǎng)可表示為： 7. 克-莫方程賴以成立的條件：E”=0。其應(yīng)用范圍：體心立方、面心立方，氯化鈉型以及金剛石型結(jié)構(gòu)的晶體；非極性及弱極性液體介質(zhì)。 8按洛倫茲有效電場(chǎng)計(jì)算模型可得：  E”=0 時(shí),      所以          9. 溫度變化1度時(shí), 介電系數(shù)的相對(duì)變化率稱為介電系數(shù)的溫度系數(shù)

4、.      10. 如高鋁瓷, 其主要存在電子和離子的位移極化, 而摻雜的金紅石和鈦酸鈣瓷     除了含有電子和離子的位移極化以外, 還存在電子和離子的松弛極化。極性介質(zhì)在光頻區(qū)將會(huì)出現(xiàn)電子和離子的位移極化, 在無線電頻率區(qū)可出現(xiàn)松弛極化、偶極子轉(zhuǎn)向極化和空間電荷極化。 11. 極化完成的時(shí)間在光頻范圍內(nèi)的電子、離子位移極化都稱為瞬間極化。而在無線電頻率范圍內(nèi)的松弛極化、自發(fā)式極化都稱為緩慢式極化。電子、離子的位移極化的極化完成的時(shí)間非常短，在秒的范圍內(nèi)，當(dāng)外電場(chǎng)的頻率在光頻范圍內(nèi)時(shí)，極化能

5、跟得上外電場(chǎng)交變頻率的變化，不會(huì)產(chǎn)生極化損耗；而松弛極化的完成所需時(shí)間比較長，當(dāng)外電場(chǎng)的頻率比較高時(shí)，極化將跟不上交變電場(chǎng)的頻率變化，產(chǎn)生極化滯后的現(xiàn)象，出現(xiàn)松弛極化損耗。 12參照書中簡(jiǎn)原子結(jié)構(gòu)模型中關(guān)于電子位移極化率的推導(dǎo)方法。    13         “-”表示了Eji的方向性。    14參考有效電場(chǎng)一節(jié)。 15 求溫度對(duì)介電系數(shù)的影響，可利用，對(duì)溫度求導(dǎo)得出： 。由上式可知，由于電介質(zhì)的密度減小，使得電子位移極化率及離子位移極化率所

6、貢獻(xiàn)的極化強(qiáng)度都減小，第一項(xiàng)為負(fù)值；但溫度升高又使離子晶體的彈性聯(lián)系減弱，離子位移極化加強(qiáng)，即第二項(xiàng)為正值；然而第二項(xiàng)又與第一項(xiàng)相差不多。所以氯化鈉型離子晶體的介電系數(shù)是隨溫度的上升而增加，只是增加得非常慢。 16串聯(lián)時(shí)：    由以上關(guān)系可得到： 并聯(lián)時(shí)：               17參考書上有關(guān)章節(jié)。 18真空時(shí)：    介質(zhì)中：  伏/米

7、  伏/米） 19解：          庫                  庫/米                  伏/米   

8、60;       第  二  章    1，宏觀表征出來的是一隨時(shí)間逐漸衰減的吸收電流。   2. 在交變電場(chǎng)中，由于電場(chǎng)頻率不同，介質(zhì)的種類、所處的溫度不同，介質(zhì)在電場(chǎng)作用下的介電行為也不同。當(dāng)介質(zhì)中存在松弛極化時(shí)，介質(zhì)中的電感應(yīng)強(qiáng)度D與電場(chǎng)強(qiáng)度E在時(shí)間上有一個(gè)顯著的相位差，D將滯后于E，的簡(jiǎn)單表示式就不再適用了。且電容器兩極板上的電位與真實(shí)電荷之間產(chǎn)生相位差，對(duì)正弦交變電場(chǎng)來說，電容器的充電電流超前電壓的相位角小于。電容器的計(jì)算不能用的簡(jiǎn)單公式了。D

9、與E之間存在相位差時(shí)，D滯后于E，存在一相角，用復(fù)數(shù)來描述D與E的關(guān)系: 3                       有關(guān)曲線圖參考書上有關(guān)章節(jié)。 4.由已知條件：，。解：          （1）      當(dāng)，  

10、;               當(dāng)                  -：      將（3）、（4）代入（1）：         

11、0;     令得時(shí)，曲線圖參考有關(guān)章節(jié)。 5參考有關(guān)章節(jié)。   6參考有關(guān)章節(jié)。   7參考有關(guān)章節(jié)。    8德拜函數(shù)為、。德拜函數(shù)圖參考有關(guān)章節(jié)。    9”的關(guān)系式:,其柯爾-柯爾圖參考有關(guān)章節(jié).   10. 參考有關(guān)章節(jié).  11. 參考有關(guān)章節(jié).   12. 比較tan與P,tan可用儀表直接測(cè)量;      tan與P成正比

12、例關(guān)系;在多數(shù)情況下,介質(zhì)的介電系數(shù)變化不大,當(dāng)介電系數(shù)變化大時(shí),用tan     來表示, tan稱為介質(zhì)損耗因子。 13.測(cè)量介質(zhì)在整個(gè)頻段（從低頻到高頻）的介電系數(shù)及損耗，作出與”的關(guān)系曲線圖。根據(jù)其圖的圖型與標(biāo)準(zhǔn)的柯爾-柯爾圖相比較，即可判斷。 14因?yàn)殡娮釉骷膮?shù)，如、tan、等都與外場(chǎng)頻率、環(huán)境溫度條件有關(guān)。所以在檢測(cè)時(shí)要說明一定的檢測(cè)條件。   第   三    章 1.     

13、;  參考有關(guān)章節(jié)。2.       參考有關(guān)章節(jié)。3.       參考有關(guān)章節(jié)。4.       參考有關(guān)章節(jié)。5.       參考有關(guān)章節(jié)。6.       參考有關(guān)章節(jié)。7.       參考有關(guān)章節(jié)。 8.&

14、#160;      條件：。I-氣體分子的電離電位；-氣體分子的電離電能；-電子在電場(chǎng)作用下移動(dòng)的距離。 9.       參考有關(guān)章節(jié)。 10.    可采用中和效應(yīng)和壓抑效應(yīng)。詳細(xì)內(nèi)容參考有關(guān)章節(jié)。 11.    固體介質(zhì)中導(dǎo)電載流子有：本征離子電導(dǎo)、弱系離子電導(dǎo)、電子電導(dǎo)。在高溫時(shí)主要以本征電導(dǎo)為主，低溫時(shí)以弱系離子電導(dǎo)為主，而電子電導(dǎo)主要發(fā)生在含鈦陶瓷中。 12. &

15、#160;  因?yàn)?#160; 。根拒所測(cè)的電阻率和測(cè)試溫度T，作出與1/T   的關(guān)系曲線圖，計(jì)算出直線的斜率，即可求出激活能量U。  13. 參考有關(guān)章節(jié)。14. 參考有關(guān)章節(jié)。15. 參考有關(guān)章節(jié)。16. 參考有關(guān)章節(jié)。17. 參考有關(guān)章節(jié)。18. 參考有關(guān)章節(jié)。19. 參考有關(guān)章節(jié)。20. 參考有關(guān)章節(jié)。 21. 解：1.                    

16、; 西/米        西                   西2.    西             3. 22參考有關(guān)章節(jié)。    

17、 第   四   章  1.       參考有關(guān)章節(jié)。2.       參考有關(guān)章節(jié)。3.       參考有關(guān)章節(jié)。4.       參考有關(guān)章節(jié)。居里外斯定律：。5.       參考有關(guān)章節(jié)。6.  &

18、#160;    參考有關(guān)章節(jié)。7.       參考有關(guān)章節(jié)。8.       參考有關(guān)章節(jié)。 9.       解：按一級(jí)相變的條件，時(shí)，                    

19、; -（1）            熱平衡條件：得：            -（2）      （2）-（1）：                -（3）（3）代入（2）：    11. 參考有關(guān)章節(jié)。   12. 解：