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極化強(qiáng)度的概述

日期:2021-03-26瀏覽:5392次

大多數(shù)陶瓷介質(zhì)由各種離子組成,在沒有外電場作用時(shí),質(zhì)點(diǎn)的正負(fù)電荷中心重合,對外不呈現(xiàn)電極性。當(dāng)有外電場作用時(shí),質(zhì)點(diǎn)受到電場力的作用,正負(fù)電荷發(fā)生相對位移。正電荷沿著電場方向移動(dòng),負(fù)電荷反電場方向移動(dòng),這種相對位移是有限度的。

因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)內(nèi)部正負(fù)電荷之間的靜電引力作用,限制了電荷離開平衡位置的移動(dòng)。在一定溫度和電場強(qiáng)度條件下,正負(fù)電荷偏離原來的平衡位置,位移了一定的距離后,達(dá)到新的平衡狀態(tài)。這時(shí)質(zhì)點(diǎn)的正負(fù)電荷的中心不再重合,因而整個(gè)介質(zhì)呈現(xiàn)電極性,這就叫做介質(zhì)的極化。

如下圖被電場極化了的介質(zhì)表面出現(xiàn)感應(yīng)電荷,這些電荷不會(huì)跑到極板上而被束縛在介質(zhì)表面,稱為表面束縛電荷。

 

極化的微觀本質(zhì)就是介質(zhì)內(nèi)部帶電質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生位移。但由于介質(zhì)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的束縛力很強(qiáng)在電場作用下沿一定方向的相對位移是有限度的,是在平衡位置附近的很小的位移,因而它不是載流子,不形成電流。

在外電場E。作用下,介質(zhì)中帶有正負(fù)電荷q的質(zhì)點(diǎn),相互移開的距離為I,形成偶極子,其大小用偶極矩表示:

m=q*I

偶極矩又稱電矩。

單位電場強(qiáng)度下偶極矩的大小稱質(zhì)點(diǎn)的極化率,它表征質(zhì)點(diǎn)極化的能力。

α=m/E

設(shè)單位體積中極化的質(zhì)點(diǎn)數(shù)為nm為每一質(zhì)點(diǎn)的平均偶極矩,則介質(zhì)單位體積的偶極矩為:P=m*n=n*α*E

P稱為介質(zhì)的極化強(qiáng)度。它有三個(gè)決定因數(shù):

(1)單位體積中極化的質(zhì)點(diǎn)數(shù)n;

(2)作用在極化質(zhì)點(diǎn)上的有效電場強(qiáng)度E。(也稱真實(shí)電場強(qiáng)度);

(3)質(zhì)點(diǎn)本身在電場作用下極化的能力即極化率α的大小。

對有效電場E。進(jìn)行計(jì)算,可導(dǎo)出下式克一莫方程:

M/p)·[(?-1)/(?+2)]=(4π/3)·N·a

式中:M物質(zhì)的mol質(zhì)量;p密度;?介電常數(shù);N阿伏伽德羅常數(shù),N=6.03×1023個(gè)/mola極化率。

該公式從嚴(yán)格意義上說不適用于大多數(shù)陶瓷,但從定性方面和分析問題上考慮,仍有重要意義。

公式中的極化率a因介質(zhì)中極化形式的不同而不同。

各種電介質(zhì)都有其本身*的極化形式,它們對宏觀電性質(zhì)的影響也不相同。

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