电介质物理基础习题答案

参 考 答 案

第 一 章

1. 电介质在电场作用下,在介质内部感应出偶极矩、介质表面出现束缚电荷的现象称

为电介质的极化。其宏观参数是介电系数ε。

2. 在电场作用下平板介质电容器的介质表面上的束缚电荷所产生的、与外电场方向相反的电场,起削弱外电场的作用,所以称为退极化电场。

退极化电场:

平均宏观电场:

充电电荷产生的电场:

3. 计算氧的电子位移极化率:按式

4.氖的相对介电系数:

代入相应的数据进行计算。

单位体积的粒子数:,而

所以:

5.洛伦兹有效电场:

εr与α的关系为:

介电系数的温度系数为:

6.时,洛伦兹有效电场可表示为:

7. 克----莫方程赖以成立的条件:E”=0。其应用范围:体心立方、面心立方,氯化钠型以及金刚石型结构的晶体;非极性及弱极性液体介质。

8.按洛伦兹有效电场计算模型可得:

E”=0 时,

所以

9. 温度变化1度时, 介电系数的相对变化率称为介电系数的温度系数.

10. 如高铝瓷, 其主要存在电子和离子的位移极化, 而掺杂的金红石和钛酸钙瓷 除了含有电子和离子的位移极化以外, 还存在电子和离子的松弛极化。极性介质在光频区将会出现电子和离子的位移极化, 在无线电频率区可出现松弛极化、偶极子转向极化和空间电荷极化。

11. 极化完成的时间在光频范围内的电子、离子位移极化都称为瞬间极化。而在无线电频率范围内的松弛极化、自发式极化都称为缓慢式极化。电子、离子的位移极化的极化完成的时间非常短,在

秒的范围内,当外电场的频率在光频范围内时,极

化能跟得上外电场交变频率的变化,不会产生极化损耗;而松弛极化的完成所需时间比较长,当外电场的频率比较高时,极化将跟不上交变电场的频率变化,产生极化滞后的现象,出现松弛极化损耗。

12.参照书中简原子结构模型中关于电子位移极化率的推导方法。

13.

“-”表示了Eji的方向性。

14.参考有效电场一节。

15. 求温度对介电系数的影响,可利用,对温度求

导得出 : 。由上式可

知,由于电介质的密度减小,使得电子位移极化率及离子位移极化率所贡献的极化强度都减小,第一项为负值;但温度升高又使离子晶体的弹性联系减弱,离子位移极化加强,即第二项为正值;然而第二项又与第一项相差不多。所以氯化钠型离子晶体的介电系数是随温度的上升而增加,只是增加得非常慢。

16.串联时:

由以上关系可得到:

并联时:

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