华南理工大学2006年考研电介质物理学试题.docVIP

填充题：（50分） 填写下列定义和概念：（30分，每空2分） ⑴ 在真空下，q1、q2两个点电荷之间的相互作用力的方向沿着这两个点电荷的连线，同号电荷相斥，异号电荷相吸，作用力的大小与电荷量q1和q2的乘积成 ，而与这两个点电荷之间的距离的平方成 ，这就是库仑定律。 ⑵ 无论哪一种电介质，其组成粒子在电场作用下产生的偶极矩不仅与外加电场有关，还将受到电介质内感应偶极矩形成的场强的影响。通常，把引起电介质产生感应偶极矩的电场称为 。 ⑷ 电介质在外电场的作用下，将一部分电能转变成热能的物理过程，称为 。 ⑸ 偶极子转向极化所需建立的时间比较长。当外电场频率足够高，偶极子转向极化将完全跟不上电场周期变化时，由这一极化形式提供的介电系数随频率的上升而下降为零，这时电介质的介电系数只由位移极化提供而趋于光频介电系数，这一过程消耗部分能量，而且在高频和超高频中，这类损耗将起主要作用，甚至比电导损耗还大。这种损耗就称为 。 ⑹ 谐振损耗来源于原子、离子、电子在振动或转动时所产生的 。这种效应发生在红外到紫外的光频范围。根据古典场论的观点，光是在真空或连续介质中传播的电磁波。电磁波在介质中传播的相速度及介质的折射率依赖于频率，折射率随频率的变化形成 。 ⑺ 依照电载流子种类的不同，电介质的电导可以分成以下几种形式：① ；② ；③ 。 ⑻ 根据电介质的绝缘性能破坏的原因，电介质击穿的形式分成三类：① ；② ；③ 。 ⑼ 铁电体的自发极化并非整个晶体同方向，而是包含有各个不同方向的自发极化小区域。在每一个小区域内，极化均匀、方向相同，存在一固有电矩，这个小区域称为 ，分隔相邻区域的界面称为 。 写出下列参数的定义式：（20分，每空2分） ⑴ 在离子晶体中，考虑本征电导和弱系离子电导时，电导率( 随温度变化的关系式可以写成： 。 ⑵ 居里－外斯定律用公式可表示为： 。 ⑶ 假设单位体积电介质内导电载流子的数目为N，每个载流子所带电荷为q，载流子沿电场方向漂移的平均速度为，则单位时间内通过垂直于电场方向、面积为A平面的电荷，即电流强度为： 。 ⑷ 损耗角正切由下式定义： 。 ⑸ 当介质中只有一种松弛极化时，松弛极化强度与时间的关系可近似地表示为： 。 ⑹ 松弛时间(＝ 。 ⑺ 电子位移极化率为： ；离子位移极化率为： ；偶极子转向极化率为： 。 ⑻ 洛伦兹－洛伦斯方程为： 。 问答题：（75分） ⑴ 什么是电介质的极化? 试说明电介质极化的种类及其机理。（20分） ⑵ 有效电场、平均宏观场强指的是什么? 洛伦兹有效电场由哪几部分组成的?写出具体的数学表示式。（10分） ⑶ 为什么在工程技术中表征电介质的介质损耗时不用损耗功率W，而用损耗角正切tanδ?为何在实际测量中得到的tanδ～ω关系曲线中往往没有峰值出现?（10分） ⑷ 固体电介质的热击穿的原因是什么？固体电介质的热击穿电压与哪些因素有关？关系如何？如何提高固体电介质的热击穿电压？（10分） ⑸ 什么是电晕放电、火花放电和飞弧放电?在均匀电场和不均匀电场中这几种放电现象有何不同?（13分） ⑹ 锆酸铅是反铁电体，与铁电体相比其反铁电性表现在哪些方面？高温时，锆酸铅和钛酸钡都是钙钛矿型结构，因此二者在外电场的作用下出现双电滞回线的原因也是一致的。这种说法对吗？并说明理由。（12分） 综合题（25分） ⑴ 已知电介质静态介电常数(s = 4.5，折射率n =1.48，温度T = 25℃时，松弛极化时间常数( =1.6×10-3s。 (1)分别求出温度T=25℃时的极值频率fm以及(tg()max的极值频率。 (2)分别求出在以上极值频率下、、tg(；、、。 (3)分别求出25℃、50Hz时的、、tg(。（13分） ⑵ 分别画出线性无损耗电介质、线性有损耗电