• 正在加载中...
  • 电介质

    电工中一般认为电阻率超过10欧·厘米的物质便归于电介质。电介质的带电粒子是被原子、分子的内力或分子间的力紧密束缚着,因此这些粒子的电荷为束缚电荷。在外电场作用下,这些电荷也只能在微观范围内移动,产生极化。在静电场中,电介质内部可以存在电场,这是电介质与导体的基本区别。不导电的物质,如空气、玻璃、云母片、胶木等。

    编辑摘要

    目录

    特殊效应/电介质 编辑

    对电介质特殊效应的理论和应用构成了电介质物理学另一方面的研究内容

    。这些特殊效应包括:

    ①压电效应。一些晶体因受外力而产生形变时,会发生极化现象,在相对两面上形成异号束缚电荷,称为压电效应。压电晶体种类很多,常见的有石英、酒石酸钾钠(罗谢耳盐)、磷酸二氢钾(KDP)、磷酸二氢铵(ADP)、钛酸钡,以及砷化镓、硫化锌等半导体和压电陶瓷等。压电晶体的机械振动可转化为电振动,常用来制造晶体振荡器,其突出优点是振荡频率的高度稳定性,无线电技术中可用来稳定高频振荡的频率,这种振荡器已广泛用于石英钟。压电晶体还普遍用于话筒、电唱头等电声器件中。利用压电现象可测量各种情形下的压力、振动和加速度等

    ②电致伸缩。是压电效应的逆效应。一些晶体在电场作用下会发生伸长或缩短形变,称电致伸缩。利用电致伸缩效应可将电振动转变为机械振动,常用于产生超声波的换能器,以及耳机和高音喇叭等

    ③驻极体。除去外电场或外加机械作用后,仍能长时间保持极化状态的电介质称为驻极体。驻极体同时具有压电效应和热电效应。技术上大多采用极性高分子聚合物作为驻极体材料。驻极体能产生30千伏/厘米的强电场。驻极体能存储电荷的性能已被用于静电摄影术和吸附气体中微小颗粒的气体过滤器

    ④热电效应。具有自发极化造成的宏观电偶极矩,并具有较大热胀系数的晶体称为热电晶体。处于自发极化状态的热电晶体,在电偶极矩正、负两端表面上本来存在着由极化形成的束缚电荷,但由于吸附了空气中的异号离子而不表现出带电性质。当温度改变时,热电晶体的体积发生显着变化,从而导致极化强度的明显改变,破坏了表面的电中性,表面所吸附的多余电荷将被释放出来,此现象称为热电效应。经人工极化的铁电体和驻极体都具有热电效应。热电效应已用于红外线探测和热成像技术

    ⑤电热效应。热电效应的逆效应,具有电热效应的电介质(多为驻极体)称为电热体。在绝热条件下借助于外电场改变电热体的永久极化强度时,它的温度会发生变化,此称为电热效应。绝热去极化可降低温度,与绝热去磁法(见磁热效应)一样可用来获得超低温。常用的电热材料有钛酸锶陶瓷和聚偏氟乙烯(PVF)等驻极

    体。

    ⑥电光效应。某些各向同性的透明电介质在电场作用下变成光学各向异性的效应

    ⑦铁电性。在一些电介质晶体中存在许多自发极化的小区域,每个自发极化的小区域称为铁电畴,其线度为微米数量级。同一铁电畴内各个电偶极矩取向相同,不同铁电畴的自发极化方向一般不同,因而宏观上总的电偶极矩为零。在外电场作用下各铁电畴的极化方向趋于一致,极化强度P与电场强度E有非线性关系。在峰值固定的交变电场反复作用下,P与E的关系曲线类似于磁滞回线(见铁磁性),称为电滞回线。以上性质称为铁电性,具有铁电性的电介质称铁电体。当温度升高到某一临界值Tc时,铁电畴互解,铁电性消失,铁电体转变为普通顺电性电介质,Tc称为铁电居里温度。铁电体具有很高的电容率。铁电体必定同时具有压电性和热电性

    ⑧铁弹性。一些晶体在其内部能形成自发应变的小区域,称为铁弹畴,同一铁弹畴内的自发应变方向(畴态)相同,任两个铁弹畴的畴态相同或呈镜面对称。外加应力可使铁弹畴从一个畴态过渡到另一畴态。外应力改变时,应变滞后于应力变化,且应力与应变是非线性关系。在周期性外应力作用下,应变与应力的关系曲线类似于磁滞回线,称为力滞回线。以上性质称为铁弹性,具有铁弹性的电介质称为铁弹体。铁弹体的电容率、折射率、电导率、热胀系数、导热系数、弹性模量和电致伸缩率等因方向而异,且这种方向性会随应力而变,利用这些特点在制造力敏器件上有着广泛的应用前景

    分类/电介质 编辑

    1、分子的等效正电中心和等效负电中心:

    电介质均由分子和原子组成,每个分子中所有正电荷对外界作用的电效果可以等效为集中在某一点的等效点电荷的作用效果,这个等效点电荷的位置称为分子的正点中心;同理,每个分子中所有负电荷对外界作用的电效果可以等效为集中在某一点的等效点电荷的作用效果,这个等效点电荷的位置称为分子的负点中心;

    2、有极分子电介质:

    电介质中各分子的等效正电中心与等效负电中心不重合的电介质;正点中心和负电中心分别可用等量异号电荷代替,二者有一相对位移,这样每个分子对外界的电性效果可以等效为一个电偶极子的作用。

    3、无极分子电介质:

    电介质中各分子的等效正点中心与等效负电中心重合的电介质。

    可以认为每一个分子的正电荷q集中于一点,称为正电荷的“重心”,负电荷-q集中于一点,称为正负电荷的“重心”;定义从负电荷的重心到正电荷的重心的矢径为,则分子可以构成的电偶极子

    电偶极子/电介质 编辑

    电介质处于外加电场中时,会出现电偶极子。电偶极子是指相距很近但有一距离的两个符号相反而量值相等的电荷。例如将氢原子放在一个由某外电源提供的电场中,若外电场为零,常态下电荷分布是球对称的,正负电荷的平均位置重合,不形成电偶极子。若有外电场时,电场将负电荷向下拉,将正电荷向上推,正电荷与负电荷的平均位置不再重合,将形成电偶极子(见图)。电偶极子在它的周围要产生电场。其特征可用它的电偶极矩p表示,p=qd。这里q是每个电荷的电量(绝对值);d 的量值等于两电荷间距离,其方向规定由负电荷指向正电荷。

    极化/电介质 编辑

    电介质电介质

    电介质中电偶极矩的矢量和不为零的现象。电介质可分为两类:一类是非极性电介质(常态下介质内分子的正负电荷的平均位置重合),另一类是极性电介质(常态下介质内分子的正负电荷的平均位置不重合)。在无外电场作用时,非极性电介质分子的等效电偶极矩为零;极性电介质分子由于排列杂乱无章,其等效电偶极矩的矢量和亦为零。在有外电场作用时,非极性电介质分子的正负电荷平均位置相对位移,极性电介质分子的电偶极矩发生转向。这样,都将出现极化现象。极化的程度,可用电极化强度P表示。P为每单位体积内的电偶极矩,即

    它是矢量,其单位在国际单位制中是库仑/米2。根据实验,许多电介质的电极化强度P与电场强度E成正比,即

    电介质电介质

    式中ε0为真空介电常数;χ为电极化率,对于各向同性电介质为一标量,对于各向异性电介质为一张量。

    某些电介质中偶极分子间作用很强,无外电场时,在小体积内分子互相平行排列,形成有宏观偶极矩的电畴。这种无外电场时电畴内部分子已出现极化的现象称为自发极化。热释电材料、铁电材料均有自发极化。当然,这类有电畴结构的电介质,由于电畴之间的排列无序,故无外电场时,整体上也不显示出极化。 电位移 电场强度乘以真空介电常数并与电极化强度相加之合成矢量,即为电位移D

    电介质电介质

    或表示为电介质的本构方程D=εE式中ε为电介质的介电常数。根据高斯通量定理

    电介质电介质

    这表明电位移D的通量是由自由电荷qf发出的。束缚电荷虽然可能影响D的分布,但不会发出D的通量。在有些情况下使用该式更加方便,因为该式等号右端项中不包含束缚电荷。在时变电磁场中,电位移的时间变化率就是位移电流密度。电位移的单位在国际单位制中为库仑/米2(C/m2)。

    相关文献

    添加视频 | 添加图册相关影像

    互动百科的词条(含所附图片)系由网友上传,如果涉嫌侵权,请与客服联系,我们将按照法律之相关规定及时进行处理。未经许可,禁止商业网站等复制、抓取本站内容;合理使用者,请注明来源于www.baike.com。

    登录后使用互动百科的服务,将会得到个性化的提示和帮助,还有机会和专业认证智愿者沟通。

    互动百科用户登录注册
    此词条还可添加  信息模块

    WIKI热度

    1. 编辑次数:11次 历史版本
    2. 参与编辑人数:11
    3. 最近更新时间:2015-11-06 00:09:55
    立即申请荣誉共建机构 申请可获得以下专属权利:

    精准流量

    独家入口

    品牌增值

    广告

    贡献光荣榜

    更多