電介質(zhì)物理基礎(chǔ)--孫目珍版-最完整地課后習(xí)

1、標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用大全第一章 第一章 電介質(zhì)的極化 電介質(zhì)的極化1.什么是電介質(zhì)的極化？表征介質(zhì)極化的宏觀參數(shù)是什么？ 若兩平行板之間充滿均勻的電介質(zhì)，在外電場(chǎng)作用下，電介質(zhì)的內(nèi)部將感應(yīng)出偶極矩，在與外電場(chǎng)垂直的電介質(zhì)表面上出現(xiàn)與極板上電荷反號(hào)的極化電荷，即束縛電荷σˊ。這種在外電場(chǎng)作用下，電介質(zhì)內(nèi)部沿電場(chǎng)方向產(chǎn)生感應(yīng)偶極 矩，在電介質(zhì)表面出現(xiàn)極化電荷的現(xiàn)象稱為電介質(zhì)極化。 為了計(jì)及電介質(zhì)極化對(duì)電容器容量變化的影響，我們定義電容器充以電介質(zhì)時(shí)

2、的電容量 C 與真空時(shí)的電容量 C0 的比值為該電介質(zhì)的介電系數(shù)，即 ， 0r CC ? ε它是一個(gè)大于 1、無(wú)量綱的常數(shù)，是綜合反映電介質(zhì)極化行為的宏觀物理量。2.什么叫退極化電場(chǎng)？如何用一個(gè)極化強(qiáng)度 P 表示一個(gè)相對(duì)介電常數(shù)為 的平 r ε行板介質(zhì)電容器的退極化電場(chǎng)、平均宏觀電場(chǎng)、電容器極板上充電電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)。 電介質(zhì)極化以后，電介質(zhì)表面的極化電荷將削弱極板上的自由電荷所形成的電場(chǎng)，所以，由極化電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)被稱為退極化電場(chǎng)。退極

3、化電場(chǎng)：平行宏觀電場(chǎng)：0 0 ? ?? P Ed ? ? ? ? ? ) 1 ( 0 ? ?rP E ? ?充電電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)：) 1 ( ) 1 ( 0 0 0 000 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?rrrdP P P P E D E E E ? ??? ? ? ??? ??3.氧離子的半徑為 ，計(jì)算氧原子的電子位移極化率 m 10 10 32 . 1 ? ?按式 代入相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。 30 4 r ?? ? ?2

4、 40 3 10 12 10 56 . 2 ) 10 32 . 1 ( ) 10 85 . 8 ( 14 . 3 4 m F ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?4.在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氖的電子位移極化率為 。試求出氖的相對(duì)介 2 10 10 43 . 0 m F ? ? ?電常數(shù)。單位體積粒子數(shù) 25323 10 73 . 2 4 . 2210 10 023 . 6 ? ? ? ? ? Ne r N? ? ? ? ? ) 1

5、( 0 ? 1240 250 10 85 . 810 43 . 0 10 73 . 2 1 1 ???? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? erN5.試寫出洛倫茲有效電場(chǎng)的表達(dá)式。適合洛倫茲有效電場(chǎng)時(shí)，電介質(zhì)的介電系數(shù) 和極化率 有什么關(guān)系？其介電系數(shù)的溫度系數(shù)的關(guān)系式又如何表示。 r ? ?標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用大全線電頻率范圍內(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)

6、的頻率 12 10? 15 10?在光頻范圍內(nèi)時(shí)，極化能跟得上外電場(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(zhǎng)，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.設(shè)一原子半徑為 R 的球體，電子繞原子核均勻分布，在外電場(chǎng) E 的作用下，原子產(chǎn)生彈性位移極化，試求其電子位移極化率。 （1）受力分析：假設(shè)在外加電場(chǎng)作用下電子云的分布不變，電子云和原子核將受到大小相等、

7、方向相反的電場(chǎng)力 的作用，使電子云的原子核之間產(chǎn)生相 e ZeE對(duì)位移 . d（2）依高斯定理，電子云與原子核之間的庫(kù)侖引力相當(dāng)于以 為中心， 為 O? d半徑的小球內(nèi)負(fù)電荷與 點(diǎn)正電荷之間的引力。當(dāng)電場(chǎng)力與庫(kù)侖引力達(dá)到平衡 O時(shí)，3320 41rddZe Ze ZeEe? ? ??（3）依偶極矩的定義為 則 e e e E E r Zed ? ?? ? ? ? ? 30 4 30 4 r e ?? ? ?13.一平行板真空電容器，極板

8、上的自由電荷面密度為 ，現(xiàn)充以介電系數(shù)為 ?的介質(zhì)。若極板上的自由電荷面密度保持不變，則真空時(shí)：平行板電容器的 r ?場(chǎng)強(qiáng) ，電位移 ，極化強(qiáng)度 ；充以介質(zhì)時(shí)：平行板電容器場(chǎng)強(qiáng) ? E0 ?? ? ? D 0 ? P，電位移 ，極化強(qiáng)度 ，極化電荷所產(chǎn)生的場(chǎng)r rE ? ???? ?00 / ? ? ? ? D ) 1 ( r P ? ? ? ?強(qiáng) （ 負(fù)號(hào)表示 的方向）rrrrJ ji E E E ? ?? ?? ?? ?0 00)

9、1 ( ) 1 ( ) ( ? ? ? ? ? ? ? ji E14.為何要研究電介質(zhì)中的有效電場(chǎng)？有效電場(chǎng)指的是什么？它是由哪幾部分組 成的？寫出具體的數(shù)學(xué)表達(dá)式。有效電場(chǎng)是指作用在某一極化粒子上的局部電場(chǎng)。是除了被極化的該點(diǎn)的粒子之外所有外部自由電荷和極化偶極子在該點(diǎn)所產(chǎn)生的電場(chǎng)。 介電系數(shù)的預(yù)測(cè)是電介質(zhì)極化研究的根本目標(biāo)。由克勞修斯方程 ，必須首先預(yù)測(cè)出有效電場(chǎng)與宏觀外場(chǎng)的關(guān)系，EE N e ? ? ? ? ? 0再進(jìn)一步從微觀結(jié)