電介質(zhì)物理基礎(chǔ)--孫目珍版-最完整地課后習

1、標準文檔實用大全第一章 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)，在外電場作用下，電介質(zhì)的內(nèi)部將感應(yīng)出偶極矩，在與外電場垂直的電介質(zhì)表面上出現(xiàn)與極板上電荷反號的極化電荷，即束縛電荷σˊ。這種在外電場作用下，電介質(zhì)內(nèi)部沿電場方向產(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。 為了計及電介質(zhì)極化對電容器容量變化的影響，我們定義電容器充以電介質(zhì)時

2、的電容量 C 與真空時的電容量 C0 的比值為該電介質(zhì)的介電系數(shù)，即 ， 0r CC ? ε它是一個大于 1、無量綱的常數(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？如何用一個極化強度 P 表示一個相對介電常數(shù)為 的平 r ε行板介質(zhì)電容器的退極化電場、平均宏觀電場、電容器極板上充電電荷產(chǎn)生的電場。 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，所以，由極化電荷產(chǎn)生的場強被稱為退極化電場。退極

3、化電場：平行宏觀電場：0 0 ? ?? P Ed ? ? ? ? ? ) 1 ( 0 ? ?rP E ? ?充電電荷產(chǎn)生的電場：) 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)進行計算。 30 4 r ?? ? ?2

4、 40 3 10 12 10 56 . 2 ) 10 32 . 1 ( ) 10 85 . 8 ( 14 . 3 4 m F ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?4.在標準狀態(tài)下，氖的電子位移極化率為 。試求出氖的相對介 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的表達式。適合洛倫茲有效電場時，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 ? ?標準文檔實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間非常短，在 ～ 秒的范圍內(nèi)，當外電場

6、的頻率 12 10? 15 10?在光頻范圍內(nèi)時，極化能跟得上外電場交變頻率的變化，不會產(chǎn)生極化損耗；而松弛極化的完成所需時間比較長，當外電場的頻率比較高時，極化將跟不上 交變電場的頻率變化，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 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、方向相反的電場力 的作用，使電子云的原子核之間產(chǎn)生相 e ZeE對位移 . d（2）依高斯定理，電子云與原子核之間的庫侖引力相當于以 為中心， 為 O? d半徑的小球內(nèi)負電荷與 點正電荷之間的引力。當電場力與庫侖引力達到平衡 O時，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：平行板電容器的 r ?場強 ，電位移 ，極化強度 ；充以介質(zhì)時：平行板電容器場強 ? E0 ?? ? ? D 0 ? P，電位移 ，極化強度 ，極化電荷所產(chǎn)生的場r rE ? ???? ?00 / ? ? ? ? D ) 1 ( r P ? ? ? ?強 （ 負號表示 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？有效電場指的是什么？它是由哪幾部分組 成的？寫出具體的數(shù)學表達式。有效電場是指作用在某一極化粒子上的局部電場。是除了被極化的該點的粒子之外所有外部自由電荷和極化偶極子在該點所產(chǎn)生的電場。 介電系數(shù)的預測是電介質(zhì)極化研究的根本目標。由克勞修斯方程 ，必須首先預測出有效電場與宏觀外場的關(guān)系，EE N e ? ? ? ? ? 0再進一步從微觀結(jié)