电介质物理基础习题答案
更新时间:2023-09-01 08:40:01 阅读量: 教育文库 文档下载
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:
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:
。
∴
当
,
(1)
当
⑵-⑶:
将(3)、(4)代入(1):
令
5.参考有关章节。 6.参考有关章节。 7.参考有关章节。
得时,曲线图参考有关章节。
8.德拜函数为
9.ε’~ε”的关系式:
、。德拜函数图参考有关章节。
,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 来
表示, ε’tanδ称为介质损耗因子。
13.测量介质在整个频段(从低频到高频)的介电系数及损耗,作出ε’与ε”的关系曲线
图。根据其图的图型与标准的柯尔---柯尔图相比较,即可判断。
14.因为电子元器件的参数,如ε、tanδ、ρ等都与外场频率、环境温度条件有关。
所以在检测时要说明一定的检测条件。
第 三 章
1. 参考有关章节。 2. 参考有关章节。 3. 参考有关章节。 4. 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. 条件:
。I------气体分子的电离电位;
-----气体分子的电离电能;
-------电子在电场作用下移动的距离。
9. 参考有关章节。
10. 可采用中和效应和压抑效应。详细内容参考有关章节。
11. 固体介质中导电载流子有:本征离子电导、弱系离子电导、电子电导。在高温时
主要以本征电导为主,低温时以弱系离子电导为主,而电子电导主要发生在含钛陶瓷中。
12. 因为
。
根拒所测的电阻率ρ和测试温度T,作出
1/T 的关系曲线图,计算出直线的斜率
,即可求出激活能量U。
与
13. 参考有关章节。 14. 参考有关章节。 15. 参考有关章节。 16. 参考有关章节。 17. 参考有关章节。
18. 参考有关章节。 19. 参考有关章节。 20. 参考有关章节。
21. 解:
1.
西/米
2. 3.
西
西
西
22.参考有关章节。
第 四 章
1. 参考有关章节。 2. 参考有关章节。 3. 参考有关章节。
4. 参考有关章节。居里外斯定律:5. 参考有关章节。 6. 参考有关章节。 7. 参考有关章节。
。
8. 参考有关章节。
9. 解:按一级相变的条件,
时,
--------------------(1)
热平衡条件:
得:
------------------------(2)
(2)-(1):
-----------------(3)
(3)代入(2):
11. 参考有关章节。
12.
解:
因此,即使外电场为0,也能发生极化的条件为:
==
13.解:参考题10,得
, 设:
1 参考有关章节。
2 参考有关章节。
第 五 章
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