电解质物理第三章.pdf

电介质物理 第三章 在交变电场作用下的电介质 第三章 在交变电场作用下的电介质 1 概述 2 电介质在交变电场中的极化-复介电常数 3 电介质在交变电场中的损耗 4 真实电介质的损耗特性 3.1 概述 迄今我们学习了电介质在静电场中的极化特性和描述方法， 如果将电介质放到时变电场，例如交变电场中，其极化行为 会与静电场中的行为不同吗？答案是肯定的，因为任何极化 机制都需要时间，只要电场变化足够快，极化就不能与电场 变化同步，极化行为就会呈现新规律。在这一章中我们将学 习这些新规律、新特性及其描述方法。 电介质在电场作用下的极化过程需要一定的时间才能够达到稳态。根据极化建立 时间的长短，分为瞬时极化和松弛极化两类。 瞬时极化：包括电子位移极化和离子位移极化。由于这类极化建立时间极短 （约 10-12~10-16s ），当极化建立和消失所需的时间远小于电场变化的时间时，该极化 就可以看作是瞬时极化。 松弛极化：包括偶极子转向极化、热离子极化和界面极化等。这类极化建立的时 间较长（ 10-10s ）。因此，必须考虑极化的时间因素。 3.1 概述-叠加原理 在静电场中电介质的极化：P ε χE ε (ε −1)E 0 0 r 在时变电场作用下，极化强度如何？E (t) →P (t) ? 叠加原理是自然界遵循的基本原理之一，它的主要内容是：若干个作用共 同实施的结果，和每个作用单独实施时结果的总和是一样的，或某个复杂 的对象可以分解成若干个基本单元的叠加。该原理在不同的领域内有不同 的具体表现。 v v v v 矢量叠加 A A =+A +A +L 1 2 3 函数叠加 任意一个复杂的函数，都可以表示成若干基本函数的叠加， 许多数学过程 都包含了之一基本思想。 3.1 概述-叠加原理 单位阶跃函数和延迟阶跃函数叠加 0, t 0 0, t −t 0 ⎧ ⎧ 0 S (t ) ⎨ S (t −t ) ⎨ 1,t ≥0 0 − ≥ ⎩ 1,t t0 0 ⎩ S (t ) S (t) −S (t −t ) 单位矩形函数。 p 0 δ函数 +∞ ⎧0, t ≠0 δ(t) ⎨ , δ(t)dt 1 δ(t) lim[S (t) −S (t −τ)] / τ ⎩∞,t 0 ∫ τ→0 −∞ dS dS (t −t ) (t t ) 0 δ(t) δ − 0 dt dt δ函数具有筛选性 +∞ +0 +∞ +0 ∫g (t)δ(t)dt ∫g (0)δ(t)dt g (0) g (t)δ(t −t )dt g (t )δ(t −t )dτ g (t ) ∫ 0 ∫ 0