第五節(jié) 電介質(zhì)極化

§5.5電介質(zhì)極化一、電介質(zhì)(Dielectric)的極化1電介質(zhì)就是絕緣介質(zhì)電介質(zhì)內(nèi)沒有可以自由移動的電荷，在電場作用下，電介質(zhì)中的電荷只能在分子范圍內(nèi)移動。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"2.分子電矩p分分子一電偶極子(模型)-、+分子的正負電中心相對錯開。'〃分子電矩電介質(zhì)分子3電介質(zhì)的極化.極性電介質(zhì)的極化極性分子(Polarmolecule)也稱有極分子在正常情況下，內(nèi)部電荷分布不對稱，正負電中心已錯開，有固有電矩P分常見極性分子：如HCl、H2O、CO和有機玻璃等。有極分子電介質(zhì)的極化是有極分子的取向極化。有極分子無外電場有外電場有極分子無外電場有外電場取向極化且外電場越強，I￡p分越大，無外電場時：每個分子？分衛(wèi)0，由于熱運動，各兀取向混亂，小體積AU（宏觀小、微觀大）內(nèi)有大量分子￡p且外電場越強，I￡p分越大，有外電場時：各p分向電場方向取向趨于相同（由于熱運動，取向并非完全一致）在AU內(nèi)衛(wèi)0，且外電場越強I￡p分］越大，這種極化稱取向極化。（2）.非極性電介質(zhì)的極化非極性分子（Non-polarmolecule）又稱無極分子在正常情況下電荷分布對稱，正負電荷中心重合，無固有電矩。非極性分子又稱無極分子，常見非極性分子電介質(zhì)有He、H2、N2、O2、CO2、氫、甲烷、石蠟等）：非極性電介質(zhì)的極化是無極分子的位移極化。無外電場時：每個分子p分=0，AV內(nèi)￡p分=0。有外電場時：正負電中心產(chǎn)生相對位移，可（稱感應(yīng)電矩）^0，AV內(nèi)￡p分^0這種極化稱為位移極化。無極分子位移極化4電介質(zhì)中的電場強度1）束縛電荷（Boundcharge）電介質(zhì)極化后，在電介質(zhì)體內(nèi)及表面上可以出現(xiàn)束縛電荷（又稱極化電荷）。由于電介質(zhì)極化后會出現(xiàn)束縛電荷，空間某點的電場應(yīng)是由自由電荷與束縛電荷共同產(chǎn)生的。此時，在電介質(zhì)中的電場是外電場E0和束縛電荷電場E/疊加的結(jié)果，電介質(zhì)中的合場強E的大小比外電場E0小，它們之間有如下的關(guān)系E=E—E'=—0—08r式中，￡是電介質(zhì)的相對電容率。Y由于束縛電荷的出現(xiàn)，減弱了電介質(zhì)中的電場，因此電容器的電容變大。2.壓電體壓電現(xiàn)象:某些離子型晶體的電介質(zhì)，由于結(jié)品點陣的有規(guī)則分布，當(dāng)發(fā)生機械變形時，能產(chǎn)生電極化現(xiàn)象，稱為壓電現(xiàn)象。電致伸縮：品體在帶電或處于電場中時，其大小發(fā)生變化，即伸長或縮短，是壓電現(xiàn)象的逆現(xiàn)象。壓電現(xiàn)象和電致伸縮的應(yīng)用：壓電現(xiàn)象可用來變機械振動為電振蕩，電致伸縮可變電振蕩為機械振動。壓電現(xiàn)象和電致伸縮的應(yīng)用：（1）晶體振蕩器：利用壓電效應(yīng)，將壓電體的機械振動轉(zhuǎn)變?yōu)橥l率的電振蕩。應(yīng)用：通訊、精密電子設(shè)備、計算機等（2）電聲換能器：利用壓電效應(yīng)可將聲能轉(zhuǎn)換為電振動；也可利用電致伸縮效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)換為聲能。應(yīng)用：電唱頭、揚聲器、耳機、蜂鳴器等電聲器件超聲波（B超、固體探傷和海洋探測）（3）壓力傳感器：利用壓電效應(yīng)，可將非電量壓力轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的測量。三、鐵電體鐵電性：電極化規(guī)律具有復(fù)雜的非線性，并且撤去外場后能保留剩余極化，這種性質(zhì)叫鐵電性。鐵電體：具有鐵電性的電介質(zhì)，如鈦酸鋇陶瓷、酒石酸鉀鈉單品。應(yīng)用（1）在電容器中放入鐵電體，電容將增大很多倍；（2）利用鐵電體的非線性關(guān)系制成非線性電容；（3）利用鐵電體的電滯線性，可制造計算機的記憶元件。四、永電體（駐極體）永電體：外界條件撤去