浅释电介质极化时的能量

在电学中,常遇到电介质对电容器的能量的影响,如在电容器中均匀充满相对介电常数为ε_r 的电介质,将其充电到电势差 U,此时电容器所贮存的能量是在真空情况下的ε_r 倍.那末所增加的能量是如何转化来的,它的能量密度和物理解释是什么?这个问题既涉及到电容器与外界能量的变换,也涉及到电介质极化时的能量.本文结合电介质的微观机制和极化的具体物理过程,试图说明电介质极化时功能转化的物理图象,并导出极化场的能量密度公式.由于电介质的极化分为无极分子的位移极化和有极分子的转向极化两种情况,下面将分别从不同的极化过程讨论极化时极化场所建立的能量.     

电介质极化微观过程中的功能分析

<正> 电介质的极化,是一个复杂的过程,为了简化讨论,常将电介质划分为两类:无极分子电介质和有极分子电介质,因而在讨论电介质在外电场中的行为时,其极化的微观机制就有一个清晰、直观的图像。教学中,我们还可从能量的观点,定量讨论电介质在外电场中极化微观过程中的功能转换,这对学生进一步理解介质极化的微观机制,掌握一些物理量的内在联系,都是有较大帮助的。以下分两种情形讨论:     

极化现象与极化电场能

简述电介质极化现象的成因,分析计算了极化作用下的极化电场能,结果表明电介质的极化亦遵循能量守恒原理,极化电场能由电源一外电场提供     

双层电介质界面极化电流测量装置的设计与实现

界面夹层极化现象是高电压技术中的重要知识点。为了使学生更好地掌握双层电介质界面极化电流的测量,研制了一套界面极化电流测量装置——极化-去极化电流测量装置。基于极化-去极化电流测量原理,设计了无线传输数据的皮安表、可输出0～5 kV电压的程控直流高压电源以及分析显示数据的上位机控制程序,然后基于该测量装置设计了双层电介质界面极化电流测量实验。结果表明,该测量装置解决了双层电介质界面极化电流不易测量、学生理解难的问题。将实验教学与实际工程问题紧密连接,把微观的工程技术问题转变为宏观的实验现象,对于培养学生的科研思维及分析问题、解决问题能力有重要意义。     

介质球在均匀电场中的极化

在均匀电场中的介质球问题，不仅被常见的电动力学教材选作例规训，而且关于这个问题的不同解法和讨论也发表过不少文章[2]、[3]、[4]。本文将从另一角度讨论介质球在均匀电场中的极化，从而帮助学生建立电介质极化过程的清晰的物理图象。众所周知，对于各向同性电介质中某点的极化强度失是P与该点的电场强度E成简单关系式中xe是和介质性质有关的比例系数，称为电介质的电极化率。对于（1）式所表示的极化规律必须认识到介质中某点的极化强度矢量P是和该点的总电场强度E成正比，而总电场强度E不仅仅是外电场，它还包括介质极化出现的极化…     

电介质电容率及其应用

电介质电容率由介质在电场中的极化而确定，不同的电介质极化规律不同。电介质电容率的大小受温度及电场频率的影响，讨论了电介质电容率在电子技术、电工技术及工程检测中的应用。     

电介质中极化电荷密度的计算

给出了两种计算电介质中极化电荷密度的方法.(1)介质内部极化电荷密度等于极化强度矢量的散度的负值,ρP=-▽·P;(2)介质内部极化电荷密度与介质的极化率、介质内自由电荷密度以及极化率梯度与电场强度之间的相互作用有关,ρP=-χe/χe+1ρf-ε0/χe+1▽χe·E.针对电荷分布具有一定对称性的问题,分别利用这两种方法分析了电介质均匀且内部不存在自由电荷、电介质均匀但内部存在自由电荷以及电介质不均匀且内部不存在自由电荷情况下介质内部的极化电荷密度,并通过实例加以详尽的讨论.     

电介质的极化强度与场强成正比吗

电介质分两类:无极分子电介质,有极分子电介质.电介质极化时,对于极化强度与场强之间的关系,一般电磁学(1)中认为:在各向同性介质中,每一点的极化强度P与该点的场强E(宏观值)方向相同且大小成正比,即P=ε_οx~E.我们认为,这个结论适用于无极分子电介质和在高温或弱场下的有极分子电介质,而对(?)在低温或强场下的有极分子电介质不成立.用经典统计方法可推征P与E之间的关系.设介质是理想气体,且为有极分子,第i个分子电矩在电场方向投影为(见附图)     

“电场”教学要区分的六种“电荷”

如讨论电介质的极化 ,还有极化电荷 ,或束缚电荷之称 ,此内容在中学物理中不再讨论了 .     

极化介质中的电场能和磁化介质中的磁场能

本文首先给出了关于两场矢量标积的积分定理，应用此定理讨论了在静电场中移入电介质和在恒定磁场中移入有限物质后的能量变化，并且分别导出了极化电介质的能量密度表达式和恒定磁场中磁化物质能量密度的表达式。     

极化介质中的电场能和磁化介质中的磁场能

本文首先给出了关于两场矢量标积的积分定理,应用此定理讨论了在静电场中移入电介质和在恒定磁场中移入有限物质后的能量变化,并且分别导出了极化电介质的能量密度表达式和恒定磁场中磁化物质能量密度的表达式。     

极化电荷的"屏蔽"作用

运用极化电荷部分屏蔽作用的观点处理电介质极化问题，不但可使求解过程大为简化，而且物理图象清晰，是一种极为方便的好方法。     

关于介电常数

介电常数是与电介质有关的物理量,具体分为相对介电常数和绝对介电常数两种. 当把电介质插入电容器的极板间时,在电场的作用下,电介质表面出现正负电荷(称为极化电荷),即发生极化现象.由于极化电荷是由电介质中的束缚电荷发生微小移动而产生的宏观效果,在数量上比导体表面的感应电荷要少得多,所以极化电荷在电介质内产     

极性介质极化强度的统计理论求法

本文利用玻耳兹曼统计理论.对由极性分子组成的各向同性电介质在外电场中的极化强度进行了计算,由此得出极性介质中某点的极化强度与该处的电场强度成正比是有条件的。并对其它情况进行了讨论。     

极性介质极化强度的统计理论求法

本文利用玻耳兹曼统计理论，对由极性分子组成的各向同性电介质在外电场中的极化强度进行了计算，由此得出极性介质中某点的极化强度与该处的电场强度成正比是有条件的，并对其它情况进行了讨论。     

电介质极化微观过程中的功能转换

研究了电介质在外电场中极化微观过程中的功能转换关系。对于无极分子电介质，外电场对介质位移极化时所作的功等于原电场能量的增加；对于有极分子电介质，外电场使电偶极矩取向极化所做的功等于介质中电场能的增加。     

从电介质的分子结构看电介质极化的微机机制

本文应用经典共价键理论对电介质极化的微机机制与其分子结构的内在联系进行了初步的探讨。     

椭球形介质的退极化因子

各向同性线性电介质在外电场作用下极化,其极化与外场及介质本身的几何形状有关,文章从导出椭球形介质的退极化因子入手,对退极化因子的物理意义作了较全面的讨论。     

退极化因子

各向同性线性电介质在外电场作用下极化,其极化与外场及介质本身的几何形状有关,本文从导出椭球形介质的退极化因子入手,对退极化因子的物理意义作了比较全面的讨论。     

电介质极化的"统计"处理方法

本用热学中的统计分布函数讨论了气体电介质的极化，在学科间相互渗透，提高教学质量方面作了有益的尝试。