电介质的极化与相关性质物理电磁毕业论文.doc

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1、毕业论文（设计）　　　　　　毕业论文　　题　　目关于电介质的极化与相关性质　　　　　　指导教师　　　　　　学生姓名二O一四年三月十二日目录引言11.电介质的极化与一般性质12.恒定电场引起的极化32.1无极分子的极化32.2有极分子的极化43.交变电场引起的极化54.电介质的特殊效应10结论11参考文献12致谢13关于电介质的微观解释摘要：本文主要介绍的就是有关电介质的极化与相关性质，在介绍此内容时，首先介绍电介质的极化、电介质的一般性质，其次还解释恒定电场引起的极化并着重说明了电介质的极化类型（有机分子和无机分子）、用La

2、ngevin-debye公式解释极性分子的极化及交变电场情况下对电介质的极化进行了进一步的研究，后又说明电介质的特殊效应及用经典理论来说明极化的一般规律等内容。关键词：电介质极化性质极化率极化强度电介质的损耗关于电介质的极化与相关性质引言电场既可以存在于真空之中，也可以存在于实物介质内部。而实物介质是由分子和原子组成的，分子内部又有带正电的原子核与绕核运动的电子。把导体引入静电场时对静电场有很大的影响，而且金属导体能够影响电场的关键原因在于导体内部的自由电子在电场作用下重新分布。电介质内部没有自由电子，在静电场中置入电介质后

3、，电场是否就不改变呢？在讨论这一问题前我们就要对电介质的微观结构及其在电场作用下的变化有所认识。本文主要介绍的就是有关电介质的极化与相关性质的问题，在介绍此内容时，首先介绍电介质的极化、电介质的一般性质，其次还要解释恒定电场引起的极化，并且着重说明电介质的极化类型（有机分子和无极分子）、用Langevin-debye公式解释极性分子的极化，然后解释交变电场引起的极化，最后阐述用经典电磁理论来说明极化的一般规律等内容。1.电介质的极化与一般性质　电介质是绝缘介质,它们是不导电的.在没有外电场作用时，电介质内部正、负电荷激发的电

4、场互相抵消，宏观上不表现出电性，但是在外电场的作用下,电介质显示电性的现象。在电场的影响下，物质中含有可移动宏观距离的电荷叫做自由电荷；如果电荷被紧密地束缚在局域位置上，不能作宏观距离移动，只能在原子范围内运动（微观运动），这种电荷叫做束缚电荷。理想的绝缘介质内部没有自由电荷，实际的电介质内部总是存在少量自由电荷，因此它们是造成电介质漏电的原因。一般情形下，未经电场作用的电介质内部的正负束缚电荷平均说来处处抵消，宏观上并不显示电性。在外电场的作用下，束缚电荷的局部移动导致宏观上显示出电性,在电介质的表面和内部不均匀的地方出现

5、电荷,这种现象称为极化，出现的电荷称为极化电荷。这些极化电荷改变原来的电场。充满电介质的电容器比真空电容器的电容大就是由于电介质的极化作用。电介质包括气态、液态、固态等范围广泛的物质。固态电介质包括晶态电介质和非晶态电介质两大类，后者包括玻璃、树脂和高分子聚合物等，是良好的绝缘材料。在电场作用下，这类物质中原子或分子的内部结构会发生某种变化，从而产生宏观上不等于零的电偶极矩，并出现束缚电荷（极化电荷），这种现象称为电极化。凡是能产生极化现象的物质，统称为电介质。电介质的电阻率一般都很高，所以习惯上也称为绝缘体。但有些物质的电

6、阻率并不高，不能称为绝缘体，但因在电场作用下也能发生极化过程，也归入电介质一类。在没有外电场作用时，电介质内部正，负电荷激发的电场互相抵消，宏观上不表现出电性，但在外电场作用下，电介质的原子或分子内部的电结构大体上会发生如下三种类型的变化：（1）原子核外的电子云分布产生畸变，从而产生不等于零的电偶极矩，称为畸变极化；（2）原来正、负电中心重合的分子，在外电场作用下正、负电中心彼此分离，称为位移极化；无机分子中出现位移极化，位移极化与温度无关。所谓的无机分子指的是分子中电子对称地分布在正电中心的四周，分子的正电中心与负电中心重

7、合，分子固有电偶极矩等于零的分子。（3）具有固有电偶极矩的分子原来的取向是混乱的，宏观上电偶极矩总和等于零，在外电场作用下，各个电偶极子趋向于一致的排列，从而宏观电偶极矩不等于零，称为转向极化。有机分子中出现的主要是转向极化，转向极化过称不仅与电场有关还与分子的热运动有关，故转向极化的结果依赖于温度。而所谓的有机分子指的是分子的正电中心不重合，分子固有点偶极矩不为零的分子称为极性分子。电介质极化时对于各向同性电介质而言，电极化强度矢量与总电场强度的关系为，为真空电容率，为电极化率，以表示相对电容率，它与电极化率间的关系为。电

8、极化率或电容率与外电场的频率有关。对静电场或极低频电场，上述3种极化类型都参与极化过程，一定电介质的电容率为常量。电场频率增加时，转向极化逐渐跟不上外电场的变化，电容率变为复数，虚部的出现标志着电场能量的损耗，称为介电损耗。频率进一步增加时，转向极化失去作用，电容率减小。在红外线波段，电介