电介质极化的宏观参数与微观参数的关系 从微观上,极化强度是电介质单位体积中所有极化粒子偶极矩的向量和,P=n0 对线性极化,μ=αEe,a-原子分子离子的极化率,Ee--有效电场 P=noche E,=1+noCe/EoE 上式表示了电介质中与极化有关的宏观参数(X、Er、E)与微观参数(α、no、Ee)之间地关系。 介电常数 在交变电场下,由于介质的极化建立需要一定时间,在实际电介质中会产生损耗,因此介电响应需用复介电常数描 述 Er=Er-Er 其中, 0表示损耗,称为损耗因子,是表示电介质损耗的特征参数,其中γ为电导率。在实际应用中,通 tan = 常用损耗角正切表示电介质在交变电场下的损耗, 三、介电弛豫 弛豫过程:一个宏观系统由于周围环境的变化或受到外界的作用而变为非热平衡状态,这个系统再从非平衡状 态过渡到新的热平衡态的整个过程就称为弛豫过程 弛豫过程实质上是系统中微观粒子由于相互作用而交换能量,最后达到稳定分布的过程。弛豫过程的宏观规律 决定于系统中微观粒子相互作用的性质。因此,研究弛豫现象是获得这些相互作用的信息的最有效途径之 四、介电损耗 电介质在电场作用下的往往会发生电能转变为其它形式的能(如热能)的情况,即发生电能的损耗。常将电介 质在电场作用下,单位时间消耗的电能叫介质损耗 定义:在交变外场作用下,单位时间单位体 积的电介质所损耗的能量: E 引入复电导率:0*=ig+0 分5EEo=aEa= aDyE sin 5 6为损耗角 sin:损耗因子 反映电介质材料 tan6:损耗角正切 非电容电导的贡 对大多数电介质材料 献 44电介质的击穿 8 sin &ctan 8=0/we 电介质的击穿一般外电场不太强时 电介质只被极化,不影响其绝缘性能。当 其处在很强的外电场中时,电介质分子的 正负电荷中心被拉开,甚至脱离约束而成为自由电荷,电介质变为导电材料。当施加在电介质上的电压增大到 定值时,使电介质失去绝缘性的现象称为击穿 breakdown) 击穿场强—电介质所能承受的不被击穿的最大场强 击穿电压—电介质(或电容器)击穿时两极板的电压 5.材料的超导性 51超导特性 什么是超导体? 1.零电阻 将超导体冷却到某一临界温度(TC)以下时电阻突然降为零的现象称为超导体的零电阻现象。不同超导体的临 界温度各不相同。例如,汞的临界温度为4.15K(K为绝对温度,OK相当于零下273℃),而高温超导体YBCO的 临界温度为94K。 2.完全抗磁性 当超导体冷却到临界温度以下而转变为超导态后,只要周围的 外加磁场没有强到破坏超导性的程度,超导体就会把穿透到体内 的磁力线完全排斥出体外,在超导体内永远保持磁感应强度为零。超导体的这种特殊性质被称为“迈斯纳效应”。电介质极化的宏观参数与微观参数的关系 从微观上, 极化强度是电介质单位体积中所有极化粒子偶极矩的向量和, P = n0 .m, 对线性极化, m=aEe, a---原子分子离子的极化率, Ee---有效电场 上式表示了电介质中与极化有关的宏观参数(c、er、E）与微观参数(a、n0、Ee)之间地关系。 二、介电常数 在交变电场下，由于介质的极化建立需要一定时间，在实际电介质中会产生损耗，因此介电响应需用复介电常数描 述 其中， 表示损耗，称为损耗因子，是表示电介质损耗的特征参数，其中g 为电导率。在实际应用中，通 常用损耗角正切表示电介质在交变电场下的损耗， 三、介电弛豫 弛豫过程：一个宏观系统由于周围环境的变化或受到外界的作用而变为非热平衡状态，这个系统再从非平衡状 态过渡到新的热平衡态的整个过程就称为弛豫过程。 弛豫过程实质上是系统中微观粒子由于相互作用而交换能量，最后达到稳定分布的过程。弛豫过程的宏观规律 决定于系统中微观粒子相互作用的性质。因此，研究弛豫现象是获得这些相互作用的信息的最有效途径之一。 四、介电损耗 电介质在电场作用下的往往会发生电能转变为其它形式的能（如热能）的情况，即发生电能的损耗。常将电介 质在电场作用下，单位时间消耗的电能叫介质损耗。 4.4 电介质的击穿 电介质的击穿 一般外电场不太强时， 电介质只被极化，不影响其绝缘性能。当 其处在很强的外电场中时，电介质分子的 正负电荷中心被拉开，甚至脱离约束而成为自由电荷，电介质变为导电材料。当施加在电介质上的电压增大到一 定值时，使电介质失去绝缘性的现象称为击穿(breakdown)。 击穿场强——电介质所能承受的不被击穿的最大场强。 击穿电压——电介质（或电容器）击穿时两极板的电压。 5. 材料的超导性 5.1 超导特性 什么是超导体？ 1. 零电阻 将超导体冷却到某一临界温度（TC）以下时电阻突然降为零的现象称为超导体的零电阻现象。不同超导体的临 界温度各不相同。例如，汞的临界温度为4.15K（K为绝对温度，0K相当于零下273℃），而高温超导体YBCO的 临界温度为94K。 2. 完全抗磁性 当超导体冷却到临界温度以下而转变为超导态后，只要周围的 外加磁场没有强到破坏超导性的程度，超导体就会把穿透到体内 的磁力线完全排斥出体外，在超导体内永远保持磁感应强度为零。超导体的这种特殊性质被称为“迈斯纳效应