文档介绍：§ 电介质极化
一、电介质(Dielectric)的极化
1 电介质就是绝缘介质
p分
+
-
电介质分子
电介质内没有可以自由移动的电荷,在电场作用下,电介质中的电荷只能在分子范围内移动。
分子—电偶极子(模型)
分子的正负电中心相对错开。
分子电矩
p分= q分l分
3 电介质的极化
.极性电介质的极化
极性分子(Polar molecule)也称有极分子在正常情况下,内部电荷分布不对称,正负电中心已错开,有固有电矩p分,
常见极性分子:如HCl 、H2O、CO和有机玻璃等。
有极分子电介质的极化是有极分子的取向极化。
+
-
有极分子
E外
DV
有外电场
DV
无外电场
P分
取向极化
无外电场时:每个分子p分¹ 0 ,由于热运动,各p分取向混乱,小体积DV(宏观小、微观大)内有大量分子 S p分= 0。
有外电场时:各 p分向电场方向取向趋于相同(由于热运动,取向并非完全一致)
在DV内 S p分¹ 0,且外电场越强| S p分| 越大,这种极化称取向极化。
.非极性电介质的极化
非极性分子(Non-polar molecule)又称无极分子在正常情况下电荷分布对称,正负电荷中心重合,无固有电矩。非极性分子又称无极分子,常见非极性分子电介质有He、 H2、 N2、 O2、 CO2、氢、甲烷、石蜡等):
非极性电介质的极化是无极分子的位移极化。
无外电场时:每个分子 p分= 0,DV内 S p分= 0。
有外电场时:正负电中心产生相对位移, p分(称感应电矩) ¹ 0,DV内 S p分¹ 0,且外电场越强, | S p分| 越大,这种极化称为位移极化。
E外
DV
±
无极分子位移极化
4 电介质中的电场强度
1)束缚电荷(Bound charge)
电介质极化后,在电介质体内及表面上可以出现束缚电荷(又称极化电荷)。
由于电介质极化后会出现束缚电荷,空间某点的电场应是由自由电荷与束缚电荷共同产生的。此时,在电介质中的电场是外电场E0和束缚电荷电场E/叠加的结果,电介质中的合场强E的大小比外电场E0小,它们之间有如下的关系
式中,εγ是电介质的相对电容率。
由于束缚电荷的出现,减弱了电介质中的电场,因此电容器的电容变大。
某些离子型晶体的电介质,由于结晶点阵的有规则分布,当发生机械变形时,能产生电极化现象,称为压电现象。
压电现象:
电致伸缩:
晶体在带电或处于电场中时,其大小发生变化,即伸长或缩短,是压电现象的逆现象。
压电现象和电致伸缩的应用:
压电现象可用来变机械振动为电振荡