电介质物理基础习题答案.doc

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:按式代入相应的数据进行计算。 ? ?? 4．氖的相对介电系数: ?????? 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：? ????????????? ? 17．参考书上有关章节。 ? 18．真空时：??? 介质中： ? 伏/米 ? 伏/米） ? 19．解： ??????? ??库 ??????? ??????? ??库/米 ??????? ??????? ??伏/米 ??????? ? ? ? 第? 二? 章 ? ?? 1．，宏观表征出来的是一随时间逐渐衰减的吸收电流。 ? ?? 2. 在交变电场中，由于电场频率不同，介质的种类、所处的温度不同，介质在电场作用下的介电行为也不同。 当介质中存在松弛极化时，介质中的电感应强度D与电场强度E在时间上有一个显著的相位差，D将滞后于E，的简单表示式就不再适用了。且电容器两极板上的电位与真实电荷之间产生相位差，对正弦交变电场来说，电容器的充电电流超前电压的相位角小于。电容器的计算不能用的简单公式了。 D与E之间存在相位差时，D滞后于E，存在一相角δ，用复数来描述D与E的关系: ? 3． ①??????????? ???? ② ? ???? ③ 有关曲线图参考书上有关章节。 ? 4.由已知条件： ，。 解： ∴????????? （1） ????? 当， ??????????? ????? 当 ????????????? ????? ⑵-⑶： ????? 将（3）、（4）代入（1）： ????? ?????????? 令得时，曲线图参考有关章节。 ? 5．参考有关章节。 ?? 6．参考有关章节。 ?? 7．参考有关章节。 ? ?? 8．德拜函数为、。德拜函数图参考有关章节。 ? ?? 9．ε’~ε”的关系式:,其柯尔---柯尔图参考有关章节. ? ? 10. 参考有关章节. ? 11. 参考有关章节. ? ? 12. 比较tanδ与P,tanδ可用仪表直接测量; ????? tanδ与P成正比例关系; 在多数情况下,介质的介电系数变化不大,当介电系数变化大时,用ε’tanδ?