德拜弛缓时间英文解释翻译、德拜弛缓时间的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【机】 Debye relaxation time
分词翻译:
德的英语翻译:
heart; mind; morals; virtue
拜的英语翻译:
do obeisance; make a courtesy call
弛缓时间的英语翻译:
【电】 relaxation time
专业解析
德拜弛豫时间(Debye Relaxation Time),在介电物理和材料科学领域是一个核心概念,用于描述极性电介质在交变电场中发生取向极化时,其偶极子响应电场变化并达到平衡状态所需的时间尺度。该术语源于物理化学家彼得·德拜(Peter Debye)提出的经典介电弛豫理论。
汉英词典角度释义:
- 德拜 (Débài): Debye (姓氏,物理学家彼得·德拜)
- 弛豫 (chí yǔ): Relaxation (指系统从非平衡态恢复到平衡态的过程)
- 时间 (shí jiān): Time
- 德拜弛豫时间 (Débài chí yǔ shí jiān): Debye Relaxation Time (τ_D) - 指在德拜模型中,描述极性分子偶极矩在电场变化后,其取向极化衰减到初始值的1/e(约36.8%)所需的时间常数。
物理意义详解:
当对含有极性分子的电介质(如水、醇类、某些聚合物)施加一个阶跃电场或交变电场时,分子偶极子会试图沿电场方向排列(取向极化)。然而,由于分子热运动和分子间相互作用(如摩擦、碰撞),这种排列并非瞬时完成,而是需要一定时间才能达到新的平衡状态。同样,当电场突然撤去或反向时,偶极子的有序排列也会逐渐瓦解(弛豫)回到无序状态。德拜弛豫时间 (τ_D) 正是量化这一动态响应过程快慢的特征时间常数。
在德拜的经典理论中,复介电常数 (ε^(ω)) 的频率依赖性由以下公式描述:
$$
varepsilon^(omega) = varepsilon_{infty} + frac{varepsilons - varepsilon{infty}}{1 + iomegatau_D}
$$
其中:
- $varepsilon_s$ 是静态(低频)介电常数,
- $varepsilon_{infty}$ 是光频(极高频率)介电常数,
- $omega$ 是角频率,
- $tau_D$ 即德拜弛豫时间。
该公式表明,介电损耗在频率 $f = frac{1}{2pitau_D}$ 处达到峰值。
重要性与应用:
德拜弛豫时间是理解电介质材料介电性能(如介电损耗、电容频率特性)的关键参数。它广泛应用于:
- 材料表征: 通过测量介电谱(介电常数和损耗随频率的变化),可以确定材料的τ_D,进而研究分子动力学、相变、玻璃化转变、聚合物链段运动等。
- 微波与射频技术: 设计微波器件、天线基板、电容器等需要考虑材料在特定频率下的介电损耗,这与τ_D密切相关。
- 生物物理与化学: 研究水合作用、蛋白质动力学、溶液行为等。
- 非破坏性测试: 用于评估绝缘材料的老化、湿度含量等。
权威参考来源:
- 经典文献: Debye, P. (1929). Polar Molecules. Chemical Catalog Company. (原始理论来源)
- 标准教科书:
- Kremer, F., & Schönhals, A. (Eds.). (2003). Broadband Dielectric Spectroscopy. Springer-Verlag. (现代介电谱学权威著作)
- Jonscher, A. K. (1983). Dielectric Relaxation in Solids. Chelsea Dielectrics Press. (固体介电弛豫经典)
- Fröhlich, H. (1958). Theory of Dielectrics: Dielectric Constant and Dielectric Loss. Oxford University Press. (理论基础)
- 专业数据库/百科:
- IUPAC Gold Book - Debye equation (国际纯粹与应用化学联合会标准术语)
- Engineering ToolBox - Dielectric properties of materials (工程应用参考)
网络扩展解释
德拜弛豫时间(Debye Relaxation Time)是描述电介质在交变电场中极化响应延迟的关键参数,其核心含义和特性如下:
1.定义与物理意义
德拜弛豫时间(通常用符号$tau$表示)表示电介质中极化响应从非平衡态恢复到平衡态所需的时间。当外加电场变化频率接近$1/tau$时,极化过程因无法及时响应电场变化而产生显著的介电损耗。
2.温度依赖性
根据德拜理论,$tau$与温度$T$的关系满足:
$$
tau = tau_0 cdot e^{U_tau / (kT)}
$$
其中:
- $tau_0$为常数;
- $U_tau$为弛豫活化能;
- $k$为玻尔兹曼常数。
说明:温度升高时,$tau$呈指数下降,导致极化响应加快,介电损耗峰向高频方向移动。
3.应用与现象
- 介电损耗分析:在交变电场中,当电场频率$omega approx 1/tau$时,介电损耗因子$varepsilon''_r$达到峰值,表现为能量耗散最大。
- 材料特性表征:通过测量不同温度或频率下的$tau$,可推断电介质的极化机制(如偶极子转向极化或离子迁移极化)。
4.模型局限性
德拜模型假设单一弛豫时间,但实际材料中可能存在多个弛豫过程,需用修正模型(如Cole-Cole方程)描述。
德拜弛豫时间揭示了极化响应与外界激励的时滞关系,是分析电介质动态行为(如损耗、频散)的核心参数,其温度依赖性对工程材料设计(如电容器、绝缘体)有重要指导意义。
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