
【電】 ***lectric polarization
medium
【計】 M
【化】 medium
【醫】 excitatory transmitter; media; mediator; medium; neurogen; transmitter
【化】 polarization
【醫】 polarization; polarize
介質極化(Dielectric Polarization) 指在電場作用下,電介質(絕緣材料)内部束縛電荷發生相對位移或取向排列,形成宏觀電偶極矩的現象。這種電荷的重新分布不會形成自由電流,但會使介質表面或内部出現極化電荷(束縛電荷),從而削弱介質内部的宏觀電場強度。
微觀電荷位移
電介質由中性分子或原子構成。無外電場時,其正負電荷中心重合;施加電場後,束縛電荷(如原子核與外層電子)受電場力作用發生微小位移(位移極化),或極性分子沿電場方向轉向(取向極化),形成微觀電偶極矩。
來源參考:程守洙, 江之永. 《普通物理學》第七版. 高等教育出版社, 2016. ISBN 978-7-04-044029-2.
宏觀電極化強度
單位體積内電偶極矩的矢量和定義為電極化強度矢量 (vec{P}),其國際單位為庫侖/平方米(C/m²)。極化強度與電場強度關系可表示為:
$$ vec{P} = varepsilon_0 chi_e vec{E} $$
其中 (varepsilon_0) 為真空介電常數,(chi_e) 為介質的電極化率(無量綱),(vec{E}) 為總電場強度。
來源參考:David J. Griffiths. Introduction to Electrodynamics (4th ed.). Cambridge University Press, 2017. ISBN 978-1108357142.
等效極化電荷
極化導緻介質表面出現面束縛電荷密度 (sigma_b = vec{P} cdot hat{n})((hat{n}) 為表面法向量),内部可能出現體束縛電荷密度 (rho_b = - abla cdot vec{P})。這些電荷是極化效應的宏觀體現。
來源參考:IEEE Standard 100 The Authoritative Dictionary of IEEE Standards Terms. IEEE, 2000. IEEE Xplore.
專業定義: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.
來源參考:Merriam-Webster Academic Dictionary. Merriam-Webster.
介質極化是指電介質在電場作用下,内部束縛電荷發生彈性位移或偶極子轉向,從而在表面或内部形成極化電荷的現象。這一過程是電介質對外加電場的響應,具體機制可分為以下類型:
電子位移極化
原子中的電子雲在電場作用下偏離原子核,形成感應偶極矩。特點:
離子位移極化
離子晶體中正負離子相對位移形成偶極矩。特點:
取向極化
固有偶極矩的極性分子在電場中轉向排列。特點:
其他機制:熱離子弛豫極化、空間電荷極化(常見于非均勻介質)。
将一塊電介質插入平行闆電容器,其表面出現極化電荷,使極闆間電壓降低,電容增大。這一現象廣泛應用于電子元件設計。
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