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电介质物理学讲什么

发布时间:2022-06-18 12:22:58

❶ 物理中的介质是什么意思

介质是起决定作用的物质。一种物质存在于另一种物质内部时,后者是前者的介质。

某些波状运动,如声波、光波中,则称传播的物质为这些波状运动的介质。介质叫媒质。

介质分为光介质、电介质、机械波介质、磁介质等等此外,介质也存在于物理定义之外,例如语言,文字,传播方式等等。

(1)电介质物理学讲什么扩展阅读

传播声音的介质为固体、液体、气体。其传播的形式是声波,可以向各个方向立体传播,也可以定向传播。声音在不同介质中传播形式不同。广义的声波有纵波、横波和表面波等多种方式。

在气体中以纵波形式传播。在液体中以纵波和表面波传播。在固体中以横波为主。人发出的声音是利用空气的膨胀或收缩传播的,所以是纵波。通常我们说的声波是在空气中传播的。

声音的传播需要物质,物理学中把这样的物质叫做声的介质。声的传播速度:V气<V液<V固,常温(15°)下,钢铁(固体)中的声速约为5200米每秒,液体中的声速约为1500米每秒,空气中的声速,15摄氏度时约340米每秒,25摄氏度时约346米每秒。

声在不同温度下的传播速度:V高>V低(指温度)。

光传播速度也由介质决定光的传播速度:V固<V液<V气<V真空。

❷ 电介质物理学的固体电介质

电导率很小的电介质用来作为电绝缘材料,称为绝缘体。电介质能够经受而不致损坏的最大电场(约107~108V/m)称为击穿场强,这是绝缘性能好坏的一个重要标志。当外加电场超过此值时,电介质的电导突然增大甚至引起结构损坏或破碎,称为介电击穿。击穿的过程首先是在外电场不变情况下介质中的电流迅速增大。接着在介质中形成导电的沟道如图2所示。通常在两电极间有一个主沟道和许多分支。沟道中的固体已部分气化形成结构上的损坏。沟道取向与电介质微观结构、杂质、缺陷、外加电极形状等有关。
介电击穿过程很复杂,除与物质本身性质有关外还与样品厚度、电极形状、环境温度、湿度和气压、所加电场波形等有关。实验数据很分散,各种理论模型只能分别在一定范围内说明问题。有三种类型的介电击穿。 又称本征击穿。电介质中存在的少量传导电子在强外电场加速下得到能量。若电子与点阵碰撞损失的能量小于电子在电场加速过程中所增加的能量,则电子继续被加速而积累起相当大的动能,足以在电介质内部产生碰撞电离,形成电子雪崩现象。结果电导急剧上升,最后导致击穿。1935年,A.R.希佩尔最先提出电子碰撞电离概念。后来,H.弗罗利希等人曾对击穿场强作过定量计算。开始击穿时电子所须具有的能量称为击穿判据。
在不完整或掺杂单晶和一些非晶态电介质中,缺陷和杂质形成的浅位阱束缚的电子所需激活能要比禁带宽度小很多。受外电场加速的传导电子更容易使这部分电子被激活参与导电而引起击穿。
电击穿的另一种机制是1934年C.曾讷提出来的内部冷发射模型。认为强外电场使能带发生倾斜。因而价带上的电子出现隧道效应。当场强为106V/cm数量级时,电子可通过隧道效应移动几百个原子的距离。在约10-12秒时间内导带就可以出现足够数量的电子而引起击穿。
此外,在强电场下金属电极中的自由电子也可以注入于电介质而参与导电,称为外部冷发射。
在研究碱族卤晶体的电击穿时,还提出了等离子体“电磁箍缩模型”。 电介质中强电场产生的电流在例如高温等某些条件下可以引起电化学反应。例如离子导电的固体电介质中出现的电解、还原等。结果电介质结构发生了变化,或者是分离出来的物质在两电极间构成导电的通路。或者是介质表面和内部的气泡中放电形成有害物质如臭氧、一氧化碳等,使气泡壁腐蚀造成局部电导增加而出现局部击穿,并逐渐扩展成完全击穿。温度越高,电压作用时间越长,化学形成的击穿也越容易发生。
以上各种击穿类型有时是某一种占主要,有时是几种原因的叠加。在击穿过程中也可出现不同类型的变化。研究电介质击穿有重要的科学意义和实用价值。它涉及材料的物质结构、杂质缺陷、能带结构、强场下的载流子输运过程、弛豫机制以及电子与声子、电子与电子间的相互作用等。在实用上,它关系到高电压输送与变换、高能粒子加速器、强激光与物质相互作用以及强场下半导体、电介质的大容量储能和大功率换能等。
研究电介质宏观介电性质及其微观机制以及电介质的各种特殊效应的物理学分支学科。基本内容包括极化机构、标志介电性质的电容率与介质的微观结构以及与温度和外场频率间的关系、电介质的导热性和导电性、介质损耗、介质击穿机制等。此外,还有许多电介质具有的各种特殊效应。

大学物理电介质

电介质受带电球体极化,会在介质表面出现反性极化电荷,就是你追问的公式,会削弱空间中电场至以前的一半,但同时电容值增大1倍,所以,从这个角度看,金属球电量Q=cu还是不变。

❹ 什么是电介质介电常数的意义是什么

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。

介电常数意义是物质相对于真空来说增加电容器电容能力的度量。介电常数随偶极矩和极化率的增大而增大。在化学中,介电常数是溶剂的一个重要性质,它表征了溶剂溶解溶质和分离离子的能力。介电常数大的溶剂具有分离离子和溶剂化的能力。

电介质包括气态、液态和固态等范围广泛的物质,也包括真空。固态电介质包括晶体电介质和非晶电介质,非晶电介质包括玻璃、树脂和聚合物,是良好的绝缘材料。在外电场作用下形成宏观束缚电荷的现象称为电拨号,能产生这种现象的物质称为电介质。



(4)电介质物理学讲什么扩展阅读:

电介质处于外加电场中时,会出现电偶极子。电偶极子是一种彼此非常接近的电荷,但有两个相反的符号和相等的大小。例如,如果氢原子被放置在外部电源提供的电场中,如果外部电场为零,在正常情况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。

如果有外部电场,电场会拉低负电荷,推高正电荷。正电荷和负电荷的平均位置不再重合,将形成电偶极子。电偶极子在其周围产生电场。它的特性可以用它的电偶极矩P,p=qd来表示。这里,q是每个电荷的电量(绝对值);d等于两个电荷之间的距离,其方向指定为从负电荷指向正电荷。

❺ 物理中的介质是指什么

介质是起决定作用的物质。一种物质存在于另一种物质内部时,后者是前者的介质。
某些波状运动,如声波、光波中,则称传播的物质为这些波状运动的介质。介质叫媒质。
介质分为光介质、电介质、机械波介质、磁介质等等此外,介质也存在于物理定义之外,例如语言,文字,传播方式等等。
(5)电介质物理学讲什么扩展阅读
传播声音的介质为固体、液体、气体。其传播的形式是声波,可以向各个方向立体传播,也可以定向传播。声音在不同介质中传播形式不同。广义的声波有纵波、横波和表面波等多种方式。
在气体中以纵波形式传播。在液体中以纵波和表面波传播。在固体中以横波为主。人发出的声音是利用空气的膨胀或收缩传播的,所以是纵波。通常我们说的声波是在空气中传播的。
声音的传播需要物质,物理学中把这样的物质叫做声的介质。声的传播速度:V气<V液<V固,常温(15°)下,钢铁(固体)中的声速约为5200米每秒,液体中的声速约为1500米每秒,空气中的声速,15摄氏度时约340米每秒,25摄氏度时约346米每秒。
声在不同温度下的传播速度:V高>V低(指温度)。
光传播速度也由介质决定光的传播速度:V固<V液<V气<V真空。
参考资料来源:搜狗网络-介质

❻ 物理中"电介质"是什么

电介质 :

diàn jiè zhì

不导电的物质,如空气、玻璃、云母片、胶木等。

❼ 电介质的四种物理现象都是什么

电介质的极化

电介质极化是指外电场作用下,电介质显示电性的现象。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,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。

电介质的极化使得电介质内分子的正负电荷发生位移或取向变化,电介质内部出现许多按外电场方向排列的电偶极子,这些电偶极子改变了整个电介质原来的电场分布。在电介质内部可能出现净余的电荷分布,同时在电介质的表面上有电荷分布,这种电介质表面上的电荷称为极化电荷。极化电荷与导体中的自由电荷不同,不能自由移动,因此也称为束缚电荷。但是极化电荷也是电荷,它与自由电荷一样是产生电场的源,极化电荷对原电场有影响,会引起整个电介质电场的变化。

电介质的电导

电介质的电导可以分为离子电导和电子电导。离子电导是指电场中由于离子迁移产生的导电现象。带电的土壤胶体颗粒和土壤溶液中的离子均可导电,体系中离子对电导的贡献称为离子电导。强电解质溶液的电导率、摩尔电导率都与溶液浓度有关,但强、弱电解质溶液表现的规律不尽相同。强电解质溶液的电导率先随浓度的增大而增加,但当浓度增大到一定程度后,由于阴、阳离子之间的吸引力增大电导率反而下降,所以在电导率-浓度关系的曲线上出现一最高点。当电介质中出现电子电导电流时,表明电介质已被击穿,因此,一般电介质的电导都是指离子电导。

电介质损耗

电介质中在交变电场作用下转换成热能的能量。这些热会使电介质升温并可能引起热击穿,因此,在电绝缘技术中,特别是当绝缘材料用于高电场强度或高频的场合,应尽量采用介质损耗因数(即电介质损耗角正切tgδ,它是电介质损耗与该电介质无功功率之比)较低的材料。但是,电介质损耗也可用作一种电加热手段,即利用高频电场(一般为0.3~300 兆赫) 对电介质损耗大的材料(如木材、纸、陶瓷等)进行加热。这种加热由于热量产生在介质内部,比外部加热的加热速度快、热效率高,且加热均匀。频率高于 300兆赫时 ,达到微波波段 ,即为微波加热( 家用微波炉即据此原理)。电介质损耗按其形成机理可分为弛豫损耗、共振损耗和电导损耗。前两者分别与电介质的弛豫极化和共振极化过程有关 。对于弛豫损耗,当交变电场的频率 ω=1/τ时,介质损耗达到极大值,τ为组成电介质的极性分子和热离子的弛豫时间。对于共振损耗,当电场频率等于电介质振子固有频率(共振)时,损失能量最大。电导损耗则是由贯穿电介质的电导电流引起,属焦耳损耗,与电场频率无关。

❽ 什么是电介质(物理)

切绝缘体统称为电介质;或者是在外电场的作用下内部结构发生变化,并且反过来影响外电场的物质。

❾ 关于物理电介质的理论问题

你们学过的静电平衡,有这么多知识点么。。
第一个问题。导体内电荷的分布说准确点要看导体形状,比较好理解的是导体内部产生的电场线和外部的方向相反大小相等,从而达到抵消效果。还有很重要的一点,静电荷的概念你理解错了。当导体不带电时,导体的正负电荷的电荷量是相等的,这时候不带净电荷。当导体带正电荷大于负电荷时就说导体带有正的“净电荷”。反之带负的“净电荷”。这本来就是从整体上看的,也就是所谓的宏观。也可以说是从总的电荷量来等效的。还有,正负电荷不是集中,只是偏向一个区域而已。带正电的那部分还是有电子的。只是正电荷相对较多,这是电产影响的结果。
第二个问题。先理解何为有极分子。有极分子就是物质的分子的分布形状导致分子内电荷分布不均匀。但是分子总体是不带电的(总体正负电荷量相等)。有极分子在化学中称为电偶子,这是名字,跟外电场没关系。你说的内部宏观净电荷(这个说法是错的,内部跟宏观是矛盾的)叫总电荷。总电荷还是0(正负电荷相等抵消)。
钻牛角尖的学生才是聪明的。但是考试的上课的时候千万乱钻,先掌握书本知识然后多余时间钻牛角尖才能真正学好物理。下次有什么的问题欢迎来问我。

❿ 电介质物理学的一般性质

电介质包括气态、液态和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。凡在外电场作用下产生宏观上不等于零的电偶极矩,因而形成宏观束缚电荷的现象称为电极化,能产生电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,被称为绝缘体。有些电介质的电阻率并不很高,不能称为绝缘体,但由于能发生极化过程,也归入电介质。通常情形下电介质中的正、负电荷互相抵消,宏观上不表现出电性,但在外电场作用下可产生如下3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;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。电介质极化时,电极化强度矢量P与总电场强度E的关系为P=ε0χeE,ε0为真空电容率,χe为电极化率,εr=1+χe称为相对电容率(见电极化强度 ,电极化率)。电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,电介质正、负电中心的固有振动频率往往与外场频率一致,从而产生共振,表现为电介质对红外线的强烈吸收。在吸收区,电容率的实部和虚部均随频率发生大起大落的变化。在可见光波段,位移极化也失去作用,只有畸变极化起作用。光频区域的电容率实部进一步减小,它对应电介质的折射率,虚部决定了对光波的吸收。在强电场(如激光)作用下,极化强度 P 与电场强度E不再有线性关系 ,这使电介质表现出种种非线性效应(见非线性光学)。各向异性晶体的电容率不能简单地用一个数来表示,需用张量表示。
固态电介质分布很广而因具有许多可供利用的性质如电致伸缩、压电性、热电性和铁电性等,引起了广泛的研究,但过去多限于讨论它们的宏观性质。实际上,这些性质是与固体(晶体)内在结构、内部原子(离子)以及电子(主要指束缚电子)的运动密切相关的。现在,固态电介质物理与固体物理、晶体学和光学有着许多交叠的领域;特别是激光出现以后,研究电介质与激光的相互作用,又构成为固态激光光谱学、固态非线性光学和固态光学(固体光学性质)的重要内容。 离子晶体中点阵振动的光频波导致点阵的电极化;这类光频波和离子的位移极化所引起的介电性质和对光的红外吸收与喇曼散射以及一些特殊的光学性质,长期以来就是固体物理的研究对象;也属电介质物理和光学的研究范畴。碱卤晶体中的F 心以及与之相关的各种色心,人们从30年代起,就不断地进行研究,推动了固体物理的发展,对于固体发光、固体激光的发展也起着促进作用。近年来,研究色心激光并发展可调的红外色心激光器是很受重视的课题。为了研究F心,当初所提出关于离子晶体中电子自陷的极化子模型即运动电子和它周围畸变势的总体,现在已成为探讨离子性介电晶体和带有离子性(键)的半导体包括Ⅲ-Ⅴ族、Ⅱ-Ⅵ族半导体中电子过程的研究对象。这些也是电介质物理研究的范畴。
固体(晶体)中的电极化过程,实际上是点阵的集体运动。研究电极化的集体运动是固体元激发理论的一部分。极化子就是一种元激发(见固体中的元激发)。按固体元激发理论,固体的介电常数不仅是频率的函数,而且也是极化波矢 k的函数;后者称为空间色散。研究介电函数ε(ω,k)的规律与电极化元激发性质的关系又会使固态电介质物理发展到一个新阶段。
当前固态电介质物理的研究重点,还在于研究无机电介质材料的机电、电光和铁电等性质。 没有中心反演对称的一些带有离子性(键)的晶体,在电场作用下,内应力与外电场强度成正比,具有一阶的电致形变效应,这个效应显着。这些非中心对称的晶体称为压电晶体;它们在外界压力的作用下,通过内部的电极化过程,使晶体表面出现面电荷,这称为压电效应。压电晶体种类很多,最常见而用得广的有石英、罗谢耳盐、KDP、ADP、LiNbO3、LiTaO3等等。一些具闪锌矿结构的晶体,如GaAs、CuCl、ZnS、lnP等,它们是压电半导体。还有压电陶瓷如 PZT。石英晶体作为无线电频的振荡器,就利用了它的逆压电效应,特别是它的热胀系数很小,具有(机械)稳频作用,在电信上、电子技术上应用很广。罗谢耳盐用作为耳塞听筒或电唱头的材料,是由于它的压电性能强而制作较简易,ADP则是水声(声呐)的听音器的重要材料。现在应用最广的是压电陶瓷 PZT。研究压电晶片的切型及其振荡模式是40年代以来固体电介质物理的重要课题。压电方面的研究成果在技术上得到广泛的应用,促进了无线电技术、超声技术、水声技术的发展,在激光技术上也有重要应用。
透明的(包括红外透明但可见光区不透明的)压电晶体是电光晶体(具有一阶电光效应),它们的折射率可以通过外加电场而灵敏地改变,在激光调制上有重要的用途。KDP、 CuCl、GaAs等是重要的电光晶体。新型的电光晶体有铌酸锶钡(BSN)、铌酸钡钠(BNN)等。透明的压电陶瓷PLZT也是新型的电光材料。 介电晶体有很重要的一类,例如BaTiO3、SrTiO3、LiNbO3等,叫铁电体;在各自一定的特征温度(称为铁电的居里温度)之下,晶体中出现自发极化,并且自发极化可以随外电场反向而反向;在交变电场作用下,显示电滞回线。拿钛酸钡来说,它在120℃以上,没有自发极化,晶体结构属立方晶系。当温度降至120℃以下,晶体出现自发极化,与此同时,结构的对称性降低(如温度在5℃以上,则结构属正方系),出现电滞回线,晶体中形成电畴。自发极化的出现,总伴随着结构的变化,对称性的降低(对称性破缺),是一种相变过程。钛酸钡在120℃以上时,晶体中没有自发极化,是为顺电相。顺电相的钛酸钡具有反演对称中心,不是压电晶体。在120℃以下,铁电相的钛酸钡不具有反演对称中心,成为压电晶体、 电光晶体,也是热电晶体。室温下,TGS、LiNbO3也是铁电体。KDP、ADP在室温附近是压电晶体、电光晶体;但KDP在-150℃以下才是铁电体,ADP在-125℃以下是反铁电体。石英与GaAs和CuCl是压电晶体,但不是铁电体。铁电体必是压电体、热电体,如果对光透明的话,也就是电光晶体。BSN、BNN是铁电电光晶体而GaAs、CuCl则是压电电光晶体;前者的工作电压比后者低得多,在这一点上说,前者比后者优越。
研究铁电体的相变即研究自发极化发生的机理是固态电介质物理也是固体物理的主要课题。现在知道,晶体中自发极化的出现是与点阵振动的某一振动频率〔例如,横光频支(TO)的振动频率〕趋于零值(ωTO→0)有关的。频率趋于零值的振动模式叫做软模。这方面已发展成铁电软模理论。实际上,软模理论对一般固态相变例如合金相变问题也原则上适用。 通常研究电极化问题时,外加电场甚弱、极化强度与外场成正比,这是线性极化。当外场增强,就可能出现非线性极化。但只在非中心对称的压电晶体、铁电晶体中才能观测到二阶的非线性极化,所以,过去已常把压电、铁电材料称为非线性电介质。激光的光电场很强,首先在石英晶体中观察到光倍频现象,其后用KDP、ADP可以很容易实现光倍频和光混频(包括差频与和频)以及参量振荡。利用LiNbO3可以使激光的频率连续可调。这些以及其他一些非线性光学效应的出现,引起了广泛的研究,从而发展为非线性光学学科。石英、KDP、ADP、CuCl、GaAs、LiNbO3、BSN、BNN以及PLZT等就成为非常重要的非线性光学介质。电介质物理与非线性光学有着广阔的交叠领域,但两者研究角度是不同的。电介质物理是研究激光作用下电光介质中的非线性电极化过程与介质结构的关系;把宏观的电光(非线性光学)性能与物质的微观组态联系起来,才可能有的放矢地发展制备出性能优异的非线性光学材料。看来,铁电电光材料会比压电电光材料优越,只是目前对于一些问题的规律尚掌握得不够,同时由于技术条件的限制,实际和要求之间还存在很大差距(例如,BSN、BNN在性能上远没有达到要求)。
把激光作为工具,研究固态电介质内的电极化过程,这就是固态电介质喇曼光谱的研究。在一定意义上说,这也就是研究点阵振动光频波与激光的相互作用;研究固态电介质中极化元激发(包括极化子,见固体中的元激发)与激光的相互作用。铁电电光的性能比较优越,就是由于晶体中存在自发极化,因此,研究铁电相变前后的(亦即软模的)激光喇曼散射,不仅可以揭示铁电相变过程的规律,而且也可以提供关于铁电电光性能的分析。所以,电介质物理与固态激光光谱学也有着宽广的交叠领域。 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。

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