
【电】 ***lectric polarization
medium
【计】 M
【化】 medium
【医】 excitatory transmitter; media; mediator; medium; neurogen; transmitter
【化】 polarization
【医】 polarization; polarize
介质极化(Dielectric Polarization) 指在电场作用下,电介质(绝缘材料)内部束缚电荷发生相对位移或取向排列,形成宏观电偶极矩的现象。这种电荷的重新分布不会形成自由电流,但会使介质表面或内部出现极化电荷(束缚电荷),从而削弱介质内部的宏观电场强度。
微观电荷位移
电介质由中性分子或原子构成。无外电场时,其正负电荷中心重合;施加电场后,束缚电荷(如原子核与外层电子)受电场力作用发生微小位移(位移极化),或极性分子沿电场方向转向(取向极化),形成微观电偶极矩。
来源参考:程守洙, 江之永. 《普通物理学》第七版. 高等教育出版社, 2016. ISBN 978-7-04-044029-2.
宏观电极化强度
单位体积内电偶极矩的矢量和定义为电极化强度矢量 (vec{P}),其国际单位为库仑/平方米(C/m²)。极化强度与电场强度关系可表示为:
$$ vec{P} = varepsilon_0 chi_e vec{E} $$
其中 (varepsilon_0) 为真空介电常数,(chi_e) 为介质的电极化率(无量纲),(vec{E}) 为总电场强度。
来源参考:David J. Griffiths. Introduction to Electrodynamics (4th ed.). Cambridge University Press, 2017. ISBN 978-1108357142.
等效极化电荷
极化导致介质表面出现面束缚电荷密度 (sigma_b = vec{P} cdot hat{n})((hat{n}) 为表面法向量),内部可能出现体束缚电荷密度 (rho_b = - abla cdot vec{P})。这些电荷是极化效应的宏观体现。
来源参考:IEEE Standard 100 The Authoritative Dictionary of IEEE Standards Terms. IEEE, 2000. IEEE Xplore.
专业定义:The process by which electric dipoles are formed in a dielectric material under an applied electric field, resulting in the alignment of molecular charge distributions.
来源参考:Merriam-Webster Academic Dictionary. Merriam-Webster.
介质极化是指电介质在电场作用下,内部束缚电荷发生弹性位移或偶极子转向,从而在表面或内部形成极化电荷的现象。这一过程是电介质对外加电场的响应,具体机制可分为以下类型:
电子位移极化
原子中的电子云在电场作用下偏离原子核,形成感应偶极矩。特点:
离子位移极化
离子晶体中正负离子相对位移形成偶极矩。特点:
取向极化
固有偶极矩的极性分子在电场中转向排列。特点:
其他机制:热离子弛豫极化、空间电荷极化(常见于非均匀介质)。
将一块电介质插入平行板电容器,其表面出现极化电荷,使极板间电压降低,电容增大。这一现象广泛应用于电子元件设计。
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