电介质物理第二章212ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章,变化电场中的电介质,第二章变化电场中的电介质,1,2.1 电介质的极化过程,在恒定电场作用下，电介质的静态响应是介质响应的一个重要方面，在变化电场作用下，电介质的动态响应是介质响应更重要和更普遍的方面。电介质在恒定电场作用下，从建立极化到其稳定状态，要经过一定的时间。真空的响应是即时的，电介质的极化具有滞后，因而电位移由真空即时贡献和介质滞后贡献共同构成：,(2-1),在变化电场下，极化响应大致可三种情况：,电场变化很慢，极化完全来得及响应，按照与静电场类似方法处理；,电场变化极快，极化完全来不及相应，无极化发生；,电场变化与极化建立的时间可比拟，极化对电场的响应受极化建立过程影响，极化的时间函数与电场时间函数不一致，极化滞后于电场且函数形式也发生变化。,2.1 电介质的极化过程 在恒定电场作用下，,2,电解质的极化可分为：,瞬时极化：电子弹性位移极化和离子弹性位移极化达到稳态所需时间约10,-16,-10,-12,s，在远低于光频情况下可认为是即时的，因此弹性极化也称瞬时极化或无惯性极化。,弛豫极化：偶极子转向极化，在电场作用下要经过相当长时间（秒或更长）才能达其稳态，这类极化称弛豫极化或惯性极化，这个惯性就是物质移动和转动时的力学惯性。,因此，电介质的极化强度可写成：,（2-2）,电解质的极化可分为：（2-2）,3,其中瞬时极化强度P,可表示为：,（2-3）,其中 为瞬时极化率，并且有：,（2-4）,这时D（t）就可以表示为：,（2-5）,其中 可以看成是瞬时响应部分。对 求导可得位移电流密度,（2-6）,其中瞬时极化强度P可表示为：（2-3）其中 为,4,其中:,(2-7),(2-8),式中 可以看成是即时响应的瞬时电流密度，则是弛豫极化建,立和消失中产生的电流密度。应该指出，上式真空的位移电流密度,不是电荷的定向运动,而极化强度的变化率dP/dt则实质上是,电荷的定向运动造成的。当然，这里所指的电荷是束缚电荷而不是自,由电荷。显然束缚电荷电流密度不可能保持恒稳不变，它总是要随时,间或快或慢地衰减，最后趋于零。,其中:(2-7)(2-8)式中 可以看成是即时,5,2.2 在阶跃电场作用下的介质极化响应,若对线性材料在t=x时刻施加一阶跃电场 ，其中S（t）为单位阶跃函数。S(t)、E(t)可分别表示如下：,0 tx,1 tx,0 tx,E,0,tx,(2-9),(2-10c),(2-10a),(2-10b),2.2 在阶跃电场作用下的介质极化响应若对线性材料在t=,6,（2-11）,（2-12a）,（2-12b）,（2-11）（2-12a）（2-12b）,7,（2-12c）,（2-13）,（2-14a）,（2-14b）,（2-12c）（2-13）（2-14a）（2-14b）,8,电介质物理第二章212ppt课件,9,(2-15a),(2-15b),(2-16a),(2-16b),(2-17),(2-18),(2-19),(2-15a)(2-15b)(2-16a)(2-16b)(2,10,（2-20b）,（2-21）,（2-22）,（2-23）,（2-20b）（2-21）（2-22）（2-23）,11,（2-24）,（2-25a）,（2-26）,（2-27）,（2-25b）,（2-28a）,（2-28b）,（2-28c）,（2-24）（2-25a）（2-26）（2-27）（2-25,12,（2-29a）,（2-29b）,（2-29c）,（2-30a）,（2-30b）,（2-30c）,（2-29a）（2-29b）（2-29c）（2-30a）（2,13,（2-31),（2-32),（2-33a）,（2-33b）,（2-31)（2-32)（2-33a）（2-33b）,14,电介质的极化的频域响应、科拉莫-科略尼克（Kramers-Kroning）关系,式,（2-34a）,（2-34b）,电介质的极化的频域响应、科拉莫-科略尼克（Kramers-,15,（2-35a）,（2-35b）,（2-35c）,（2-36a）,（2-36b）,（2-36c）,（2-35a）（2-35b）（2-35c）（2-36a）（2,16,（2-37a）,（2-37b）,（2-39a）,（2-38）,（2-39b）,（2-40a）,（2-40b）,（2-41）,（2-37a）（2-37b）（2-39a）（2-38）（2-,17,从数学上看式（2-35）可简单地利用两个频率函数的乘积f()E()来,代替式（2-32）、式（2-33）中作为事件函数的卷积 的傅,里叶变换。从物理意义上来说，式（2-37）所表示的,r,(),r,()是,电介质对正弦激励电场E()的响应。在一定的频率下，他们很容易进,行测量，如果测量在一定的频率范围内进行，则可获得介质响应的频,谱。对于一个复杂波形的响应，根据叠加原理，可以用输入信号频率,中对相应频率分量求和的方法获得。,从数学上看式（2-35）可简单地利用两个频率函数的乘积f(,18,电介质物理第二章212ppt课件,19,(2-42a),(2-42b),(2-43a),(2-43b),(2-42a)(2-42b)(2-43a)(2-43b),20,（克拉默-科略尼克）,（2-44),（克拉默-科略尼克）（2-44),21,(2-45),(2-46),(2-45)(2-46),22,电介质物理第二章212ppt课件,23,(2-47),(2-47),24,2.4 复介电常数,（2-48),（2-49a),（2-49b),2.4 复介电常数（2-48)（2-49a)（2-49b),25,若两极间填充理想电介质，它与真空的唯一区别为其相对介电常数,r,，其相关物理量为真空的,r,倍：,（2-50）,（2-52）,（2-53）,（2-51）,若两极间填充理想电介质，它与真空的唯一区别为其,26,电介质物理第二章212ppt课件,27,(2-54a),(2-54b),(2-56),(2-57),(2-58),(2-55),(,损耗因子,),(2-54a)(2-54b)(2-56)(2-57)(2-5,28,电介质物理第二章212ppt课件,29,