二、0εr, ε0为真空介电常数， εr为电介质的相对介电常数
ε0＝1/36π×109≈8．85×10-12法拉／米； ※介电常数ε是综合反映电介质极化行为的宏观 物理量。 ※电介质在电场作用下的极化能力愈强，其介电 常数ε值则愈大. ※在相同尺寸的电极系统中，用ε大的电介质组 成电容器的电容量亦愈大。
第一章
小结
一、复习静电学公式：1。库仑定律 2。电场强度 3。电势 4。高斯定理 无介质时的高斯定理： 有介质的高斯定理：
1 ∫ E • dS = Q0
∫ D • dS = Q
s
s
ε
0
穿过任一闭合曲面的D的通量, 在数值上等 于闭合曲面内包围的自由电荷数。
无限大均匀带电平面的电场
两个平行极板的电场 极板外：E=0 极板间： E=σ0/ε0
空间电荷极化
刚加上电场时，两层介质中的电场强度是按照介 电常数分布的，成反比
稳态(stable state)时：
※两层介质中的电场强度是按照电导率分布的，成反比。 ※电导率小的介质层内的电场强度将大于电导率大的介质 层内的电场强度
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1.介质极化后表面出现______，形成了所谓 ________,方向与外电场 _______，从___的 束缚电荷指向_____的束缚电荷。 束缚电荷；退极化电场；相反；负电荷；正 电荷。
实际作用在分子上的电场，并不就是平均宏观电场E， 有效分子电场或称局部电场(local electric field)，Ei。
每单位电场强度的分子偶极矩，称为 极化率(polarizability)
克劳修斯方程
①提高N值，即提高电介质的密度或选用密度较大 的电介质材料 ②选取由分子极化率α大的质粒所组成的电介质
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2._________是综合反映电介质极化行 为的宏观物理量。电介质在电场作用 下的___________愈强，其介电常数则 _______。制备大容量、小体积的电容 器要求电介质满足_______、 _________。 介电常数；极化能力；越大；介电常 数高；厚度小
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3.极化率的物理含义是___________的 _______________。 4.在洛仑兹模型中，莫索缔假设认为 对__________、___________以及 _______来说， E2=0。 每单位电场强度；分子偶极矩 气体介质、非极性液体、具有立方点 阵结构的离子晶体
µ ε −1 1 = ) N (α e + ε + 2 3ε 0 3kT
2 0
3． 离子晶体介质
六、 极性液体介质的有效电场
翁萨格模型概说
空腔电场、反作用电场
成功地解决了极性液体介质极化电场 的计算问题
七、各种极化形式的极化率
电子极化率：αe =4πε0r3 •电子极化的建立时间极短，约10-14～10-15秒， 这就决定了电子极化几乎是瞬时完成的，不产生 能量损耗，同时电子极化率αe与温度是无关的， 因为温度变化不会影响原子或离子的半径。 •在恒定电场中，任何电介质都要发生电子位移极 化，而不管其物质组成如何。
热离子极化(离子松驰极化)
特点：与其他极化的区别
建立时间较长，也属于慢极化类型。因此，在电场频 率较快的情况下，极化会有滞后现象发生，从这个意 义讲，热离子极化常被称之为松弛极化 离子松弛极化建立的时间约为10－2—10－6秒，当电场 频率为无线电频率(例如f＝109赫)时，这种极化就来不及建 立。介电常数随频率的升高而减小。随温度的变化，ε可 能出现峰值
离子极化率：
正负离子对的固有谐振频率用实验方法求取K值
根据离子间相互作用能量推求K值
离子位移极化建立所需时间与离子晶格振动的周期具有相同 的数量级，为10－12～10－13秒，比电子位移极化的速度慢2～3 个数量级，但同电子位移极化一样，同属于快极化，在极化过程 中不伴随有能量的损耗。
极性分子转向极化率
•三、极化过程
•四、介质极化的强弱描述
偶极矩定义为： 方向规定为由负电荷指向正电荷
极化强度： 每单位体积的偶极矩
平行板电容器电荷面密度
五、四种最基本的极化单元模型
(a)电子位移极化 （b）离子位移极化 （c）转向极化 （d）空间电荷极化 不管在实际上发生何种极化，其结果都 可归结为介质中偶极子的形成
E2=0
低气压的气体介质、非极性液体介质 具有立方点阵结构的离子晶体
克劳修斯一莫索缔方程
该方程将表征极化特性的宏观参数—介电常 数ε与微观参数—分子极化率α联系了起来，同时 提供了计算介电性能参数的方法。
克—莫方程的具体应用： 1． 非极性介质
介电常数的温度系数
2． 极性气体介质及极性液体在非极性液体中的稀释溶液
• 根据克劳修斯方程的表达式，简述提高 介质介电常数的主要途径。（10分） • 提高介电常数的途径主要有：（1）提 高N值，即提高电介质的密度或选用密 度较大的电介质材料；（2）选取由分 子极化率大的质粒所组成的电介质； （3）选取或研制介质内部具有大的有 效电场的介质材料。
µ ε −1 1 = ) N (α e + ε + 2 3ε 0 3kT
2 0
饱和现象：这种现象出现在分于电场Ei很
强的情况下。在“饱和”状态下，即使增大 Ei，由于极性分子已全部沿电场方向定向， 故偶极矩在电场方向保持为一常数，而不会 有多大改变
转向极化由于受到分子热运动的无序化作用，电 场的有序作用以及极性分子间的长程作用，使得这种 极化的建立需要较长的时间，约为10－6—10－2秒。 甚至更长。 属于慢极化形式，极化过程伴随有能量的损耗。
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5.克—莫方程适用于极性____，不适用于极 性_____，但对极性_____在_____中的 ______却是适用的。 6. 当离子晶体受到电场作用时，总的介电常 数是由两部分极化，即_______与______贡 献的。 气体；液体；液体；非极性液体；稀释溶液 电子位移极化；离子位移极化
③选取或研制介质内部具有大的有效电场Ei的介质材料。 金红石(TiO2)和钙钛矿型离子晶体具有高的介电常数值， 就是因为它们的组成质粒Ti4+和O2-具有高的极化率α， 同时还具有大的内电场Ei。
五、有效电场的计算 •洛仑兹模型
式中： E 为外加宏观电场强度； E1 为球外连续介质在球心O点产生的电场强度； E2为球内除被考察分子以外的其它分子的偶极矩 在球心O点产生的电场强度。