《電介質(zhì)物理》期末考試卷以及標(biāo)準(zhǔn)答案A(共8頁(yè))

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 西安交通大學(xué)本科生課程考試試題標(biāo)準(zhǔn)答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 課程名稱 ：電介質(zhì)物理 課時(shí)：64 考試時(shí)間： 2008年1月6日 一、填空（50 分，每空1分） 1．電子位移極化率隨原子或離子的半徑增加而 增大 ，隨價(jià)電子數(shù)增加而 增大 。 2．離子位移極化率與 離子間距立方 成正比，隨溫度升高而 增大 。 3．氣體介電常數(shù)隨氣體的壓力和溫度發(fā)生

2、變化，這是因?yàn)楫?dāng)壓力和溫度發(fā)生變化時(shí)， 極化子濃度 發(fā)生變化。 4．實(shí)際電介質(zhì)中的介電損耗的主要原因是 極化損耗 ；和 漏導(dǎo)損耗 。 5．德拜弛豫函數(shù)f(t) = ，弛豫時(shí)間τ隨溫度升高呈 指數(shù)減小 。 6．當(dāng)溫度升高時(shí)，頻率彌散區(qū)域向 高溫 方

3、向移動(dòng)，當(dāng)頻率降低時(shí)， 的極值溫度向 高頻 方向移動(dòng)。 7. 固體電介質(zhì)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)EB比氣體和液體介質(zhì) 高 ，固體電介質(zhì)交變電場(chǎng)下的擊穿場(chǎng)強(qiáng)EB 小于 直流電場(chǎng)下的擊穿場(chǎng)強(qiáng)EB 。 8.在與頻率的關(guān)系中，低頻時(shí)，以 漏導(dǎo)損耗 為主，隨頻率升高， 極化損耗增加 并達(dá)極值，然后減少到零。 9.2n極子的2n極矩是一個(gè) n 階張量，有 3n 個(gè)分量，四極子的四極強(qiáng)度為 ql1l2 。 10.極化粒子的偶極矩與局域場(chǎng)的關(guān)系為=

4、 極化強(qiáng)度= 。極化介質(zhì)的宏觀參量與極化粒子的微觀參量的關(guān)系為 = 。 11.羅侖茲模型中的球內(nèi)極化粒子產(chǎn)生的電場(chǎng)假定為 、羅侖茲有效場(chǎng)= 。則克勞修斯-莫索諦方程為 。在光頻范圍內(nèi)。Lorentz-Lorenz方程 。 12．Debye方程偏離實(shí)際電介質(zhì)的兩個(gè)原因，其一 漏導(dǎo) ，其二 多弛豫時(shí)間 。相應(yīng)的修正結(jié)果，其一，=

5、 ，其二= ，= 。 13．液體電介質(zhì)的離子電導(dǎo)率γ= ；雜質(zhì)離子電導(dǎo)率比本征離子電導(dǎo)率 。 14．在32中點(diǎn)群中，具有 對(duì)稱中心 的點(diǎn)群沒(méi)有壓電效應(yīng)，有 20 個(gè)點(diǎn)群可能具有壓電效應(yīng)。 15．壓電常數(shù)有 18 個(gè)獨(dú)立組元，正壓電效應(yīng)Di = ,電致伸縮常數(shù)Qijkl有 21 個(gè)獨(dú)立組元，電致伸縮效應(yīng)=

6、 ，壓電效應(yīng)所產(chǎn)生的應(yīng)變與所加電場(chǎng)方向 同向 ，而電致伸縮效應(yīng)所產(chǎn)生的應(yīng)變與所加電場(chǎng)方向 無(wú)關(guān) 。 16．電滯回線是 鐵電體 的一個(gè)重要表征，電滯回線上三個(gè)重要的物理量是 剩余極化 ， 矯頑場(chǎng) 和 自發(fā)極化 。 17．自發(fā)極化在外電場(chǎng)作用下可以重新取向或反轉(zhuǎn)的熱釋電體稱 鐵電體 ，壓電晶體 不一定 是熱釋電體，鐵電體一定是 熱釋電體 和

7、 壓電體 。 18．電光效應(yīng)指_____折射率與電場(chǎng)有關(guān)_ _ _ _，彈光效應(yīng)指_____ 折射率與應(yīng)力有關(guān) _ _ ___。 第 1 頁(yè) 二、簡(jiǎn)述題 （10分，每題5分） 1． 寫出克－莫方程，并說(shuō)明克－莫佯謬產(chǎn)生的原因。 解 ：有克-莫方程 其中是宏觀參數(shù)，為電介質(zhì)微觀粒子極化性質(zhì)的微觀極化參數(shù)； 故稱克-莫方程為介質(zhì)宏微觀參數(shù)的關(guān)系式； 由摩爾極化表征

8、 ： 由此式可得， 當(dāng)介質(zhì)密度升高到 ， ， 則有 當(dāng)介質(zhì)密度升高到 ， >1， 則有 < 0 對(duì)于電介質(zhì)來(lái)說(shuō)顯然不可能為無(wú)窮大和為負(fù)值. 2． 試敘述德拜弛豫復(fù)介電常數(shù) 的實(shí)部和虛部在一定頻率下的溫度特性。 溫度很低，熱運(yùn)動(dòng)很弱，熱運(yùn)動(dòng)能量很小，極化粒子幾乎處于“凍結(jié)”狀態(tài)，與熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)的弛豫極化建立速度很慢，弛豫時(shí)間很長(zhǎng)，完全來(lái)不及隨外電場(chǎng)發(fā)生變化，弛豫極化難以建立，只有瞬時(shí)極化，趨于光頻介電常數(shù)，介質(zhì)損耗，很小。 溫度升高，極化粒子熱運(yùn)動(dòng)能量增大，弛豫時(shí)間減少，

9、可與外加電場(chǎng)變化周期相比擬，弛豫極化建立，相應(yīng)增加，隨著溫度繼續(xù)升高，弛豫時(shí)間很快降低，急劇增加，幾乎趨近于靜態(tài)介電常數(shù)，當(dāng)劇烈變化的同時(shí)，伴隨能量損失，出現(xiàn)損耗極值，區(qū)域，取極值。 溫度繼續(xù)升高，弛豫時(shí)間繼續(xù)減少，弛豫極化完全來(lái)及建立，趨近于，損耗，又恢復(fù)到很小。 三、證明題(20分，每題10分) 1．證明在德拜介質(zhì)中，復(fù)介電常數(shù)er*的虛部er’’在峰值頻率wm處的值er’’( wm) = ( es- e￥ ) / 2。 解 ： 令可得 2．試證明沿軸極化的壓電陶瓷的壓電系數(shù)張量為 解 ： 壓電陶瓷為4m

10、m點(diǎn)群，屬四方晶系 繞X3軸做4度旋轉(zhuǎn)操作，下標(biāo)變換規(guī)則為 由下標(biāo)變換關(guān)系（此處略） 可知除 ， ， 外 其他分量全為零。 四、H2O分子可以看成是半徑為R的O2－離子與兩個(gè)質(zhì)子（H+）組成， 如圖所示，其中，H+O2－H+間夾角為2， 證明分子偶極矩值為： （10分） 解 ： 分子的 固有偶極矩為： 由于O2-受到H++H+的作用，使之發(fā)生位移極化,使O2-的正負(fù)電荷中心發(fā)生位 移為x 原子核的庫(kù)侖吸引力 =- 2H+產(chǎn)生的電場(chǎng)力 為：

11、由于=F 所以 此時(shí)的分子偶極矩為 ： = 感生偶極矩為 由于 ， 所以 總的偶極矩為 =+ 五、已知300K時(shí)，CO分子的固有偶極矩為，折射率，單位體積分子數(shù)，求該氣體的相對(duì)介電常數(shù)。 （10分） 解 ： 對(duì)于 CO T = 300K 時(shí)，=1.0076，n = 1., n0= 光頻時(shí) 克-莫方程 對(duì)于極性氣體來(lái)說(shuō)，克-莫方程則為： = 29.410-30 所以 ： 第 2 頁(yè) 專心---專注---專業(yè)