电介质物理2.公开课获奖课件

第二章变化电场中电介质第1页2.1电介质极化过程在恒定电场作用下，电介质静态响应是介质响应一种重要方面，在变化电场作用下，电介质动态响应是介质响应更重要和更普遍方面。电介质在恒定电场作用下，从建立极化到其稳定状态，要通过一定期间。真空响应是即时，电介质极化具有滞后，因而电位移由真空即时奉献和介质滞后奉献共同构成：(2-1)在变化电场下，极化响应大体可三种状况：电场变化很慢，极化完全来得及响应，按照与静电场类似措施处理；电场变化极快，极化完全来不及对应，无极化发生；电场变化与极化建立时间可比拟，极化对电场响应受极化建立过程影响，极化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。第2页电解质极化可分为：瞬时极化：电子弹性位移极化和离子弹性位移极化抵达稳态所需时间约10-16-10-12s，在远低于光频状况下可认为是即时，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，在电场作用下要通过相称长时间（秒或更长）才能达其稳态，此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力学惯性。因此，电介质极化强度可写成：（2-2）第3页其中瞬时极化强度P∞可表达为：（2-3）其中为瞬时极化率，并且有：（2-4）这时D（t）就可以表达为：（2-5）其中可以当作是瞬时响应部分。对求导可得位移电流密度（2-6）第4页其中:(2-7)(2-8)式中可以当作是即时响应瞬时电流密度，则是弛豫极化建立和消失中产生电流密度。应当指出，上式真空位移电流密度不是电荷定向运动,而极化强度变化率dP/dt则实质上是电荷定向运动导致。当然，这里所指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也许保持恒稳不变，它总是要随时间或快或慢地衰减，最终趋于零。第5页2.2在阶跃电场作用下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)可分别表达如下：0t＜x1t≥x0t＜xE0t≥x(2-9)(2-10c)(2-10a)(2-10b)第6页（2-11）（2-12a）（2-12b）第7页（2-12c）（2-13）（2-14a）（2-14b）第8页第9页(2-15a)(2-15b)(2-16a)(2-16b)(2-17)(2-18)(2-19)第10页（2-20b）（2-21）（2-22）（2-23）第11页（2-24）（2-25a）（2-26）（2-27）（2-25b）（2-28a）（2-28b）（2-28c）第12页（2-29a）（2-29b）（2-29c）（2-30a）（2-30b）（2-30c）第13页（2-31)（2-32)（2-33a）（2-33b）第14页电介质极化频域响应、科拉莫-科略尼克

（Kramers-Kroning）关系式（2-34a）（2-34b）第15页（2-35a）（2-35b）（2-35c）（2-36a）（2-36b）（2-36c）~~~~~~~~~~~~第16页（2-37a）（2-37b）（2-39a）（2-38）（2-39b）（2-40a）（2-40b）（2-41）第17页从数学上看式（2-35）可简朴地运用两个频率函数乘积f(ω)E(ω)来替代式（2-32）、式（2-33）中作为事件函数卷积傅里叶变换。从物理意义上来说，式（2-37）所示χr(ω)εr(ω)是电介质对正弦鼓励电场E(ω)响应。在一定频率下，他们很轻易进行测量，假如测量在一定频率范围内进行，则可获得介质响应频谱。对于一种复杂波形响应，根据叠加原理，可以用输入信号频率中对对应频率分量求和措施获得。第18页第19页(2-42a)(2-42b)(2-43a)(2-43b)第20页（克拉默-科略尼克）（2-44)第21页(2-45)(2-46)第22页第23页(2-47)第24页2.4复介电常数（2-48)（2-49a)（2-49b)第25页若两极间填充理想电介质，它与真空唯一辨别为其相对介电常数εr，其有关物理量