什么是外电场

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/09/23 08:49:16
什么是外电场
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外电场作用下,电介质显示电性的现象。在电场的影响下,物质中含有可移动宏观距离的电荷叫做自由电荷;如果电荷被紧密地束缚在局域位置上,不能作宏观距离移动,只能在原子范围内活动,这种电荷叫做束缚电荷。理想的绝缘介质内部没有自由电荷,实际的电介质内部总是存在少量自由电荷,它们是造成电介质漏电的原因。
一般情形下,未经电场作用的电介质内部的正负束缚电荷平均说来处处抵消,宏观上并不显示电性。在外电场的作用下,束缚电荷的局部移动导致宏观上显示出电性,在电介质的表面和内部不均匀的地方出现电荷,这种现象称为极化,出现的电荷称为极化电荷。这些极化电荷改变原来的电场。充满电介质的电容器比真空电容器的电容大就是由于电介质的极化作用。
电介质的极化机制 ①电子极化,是在电场作用下原子核与负电子云之间相对位移,它们的等效中心不再重合而分开一定的距离□形成电偶极矩□□=□□(□由负电中心指向正电中心,□是电荷量,见电偶极子)。当电场不太强时,电偶极矩□□同有效电场成正比,□□=□□E□,□式中□□称为电子极化率。②离子极化又称为原子极化,是在正负离子组成的物质中异极性离子沿电场向相反方向位移形成电偶极矩□□。□□与有效电场成正比,□□=□□E□,□□称为离子极化率,这两种极化都同温度无关。③固有电矩的取向极化,某些电介质分子由于结构上的不对称性而具有固有电矩□。在无外电场时,由于热运动,这些分子的取向完全是无规的,电介质在宏观上不显示电性。在外电场的作用下,每个分子的电矩受到电场的力矩作用,趋于同外场平行,即趋于有序化;另一方面热运动使电矩趋于无序化。在一定的温度和一定的外电场下,两者达到平衡。固有电矩的取向极化也可以引入取向极化率□□描述,□当电场强度不太大而温度不太低时,□,□是玻耳兹曼常数,□是热力学温度。这种极化同温度的关系密切。④界面极化,由于电介质组分的不均匀性以及其他不完整性,例如杂质、缺陷的存在等,电介质中少量自由电荷停留在俘获中心或介质不均匀的分界面上而不能相互中和,形成空间电荷层,从而改变空间的电场。从效果上相当于增强电介质的介电性能。
电介质的极化是这四种极化机制的宏观总效果。
克劳修斯-莫索提公式 在介质内部,作用于分子或原子的电场不单是外加的宏观电场□(自由电荷和极化电荷产生的总电场),还应包