基于热力学理论的电介质性质研究

电介质材料在物理学的研究中具有非常重要的地位.文章由外电场对电介质作功出发分别推导了电介质所满足的热力学基本方程和Maxwell微分关系,并且由此出发导出了在绝热条件下电介质温度随电场强度变化的规律、介电常数的温度系数变化的规律、等温电致伸缩效应和压电效应的表达式.通过分析可以得出结论,对于介电常数的温度系数(TKE)小于零的电介质,在绝热条件下减小外电场时,电介质的温度将降低.因此利用这个效应可以使电介质通过绝热去电获得致冷效应.     

介质中的电磁能量密度及其损耗

以电磁场理论为基础,从场与介质相互作用的角度详细分析了介质中电（磁）场能量密度的物理意义,将介质中的电磁能量密度分解为电（磁）场能量密度和介质的极（磁）化能量密度.极（磁）化能量密度决定于极（磁）化强度和外场强度.在交变电（磁）场中产生电磁能量损耗的物理机制是,由于非线性介质中的各种阻尼作用,电（磁）偶极矩跟不上外场的变化而出现弛豫损耗,电磁能量被损耗转换为热能.利用极（磁）化能量密度公式导出在简谐交变外场中电磁能量损耗的平均功率密度表达式,该损耗功率密度与介质的相对介电常数（磁导率）的虚部、外场频率和场强的平方成正比.电磁能量密度时变值分解为场能时变值、极（磁）化能时变值和电磁损耗时变值.     

电荷沉积对大气压介质阻挡放电特性的影响

采用CCD影像法对大气压介质阻挡放电电荷沉积效应进行了实验研究.结果表明,沉积电荷是由微流光放电产生的,由沉积电荷构成的界面域等离子体会受激励电压、激励频率、DBD结构等因素影响;沉积在电介质表面的电荷主要是能量较高的电子,它们显著地影响着等离子体化学过程;窄间隙、薄电介质层结构、高频激励以及优良的电介质材料可以有效地增强界面域效应,进而提高了DBD反应器的性能.     

用电磁协变理论由库仑定律导出安培定律

用电磁协变理论由库仑定律导出了安培定律,不仅解决了引入安培定律数学上的严密性问题,还可以加深对电场量和磁场量在不同惯性参考系中具有相对性的观测效应加深理解,也有助于认识电流与电流的相互作用是运动电荷相互作用的宏观表现.对学习物理学或从事物理教学都具有一定的现实意义.     

利用物理学中的美激发学生的学习兴趣

学习兴趣是学生基于自己的学习需要表现出来的一种特殊认识倾向,带有浓厚的感情色彩,学生对物理学科的兴趣是影响学生物理学习效果的重要的智力因素之一.物理学家在研究物质运动最基本、最普遍的的规律、物质结构及其相互作用时,运用观察、实验、物理思维等手段,寻找客观世界的规律以达到认识客观世界和改造世界的目的,从而使物理学蕴含着美的本质.虽然物理学的研究范围十分广泛,物理规律极为复杂,但物理学的美却     

介质阻挡放电中介质温度对放电时间特性的影响

在大气压氩气介质阻挡放电中,研究了不同电介质温度对放电时间特性的影响.实验发现当外加电压较低时,正负半周的放电时间波形没有明显的差别;而当外加电压较高时,正负半周的放电脉冲个数明显不同.分析表明,电介质温度可以改变其介电常数而影响壁电荷的积累,进而使放电特性发生改变.     

源像电荷之间相互作用能与作用力

由林旋英、张之翔编著，科学出版社出版的“电动力学题解” [1]一书共收集了 246道电动力学各类习题。既有概念性难度较小习题，也有来自 CUSPEA考试题，难度较大。此书无论对于初学者还是教师都很有参考价值，必将受到大家欢迎。本文认为该书在讲述电像法计算源像电荷相互作用能时，有概念性错误。因为是本好书，对于其中一些错误有必要指出，并与作者商榷。 1电荷之间相互作用能 　　我们知道电荷之间 (或者说电荷与外场之间 )相互作用能 Wi，　　 (1) 　　式中φ e与 Q是自身电荷之外电荷源所激发的场。势φ e与 Q相互独立 ,它们之间…     

铁性双复介质甚高频共振特性的研究

重点研究了铁电铁磁复合材料甚高频段的介电响应.研究发现铁性双复介质在外场作用下,微观感应电场与磁场之间存在明显的耦合作用,该作用可体现在介电频谱之中.实验中调节复合材料的磁性能,保持其他特性完全相同.随磁导率升高,材料频谱中介电共振峰有明显的宽化现象,介电响应由共振型向弛豫型转变.提出了一套共振参数,用以描述介质介电响应过程的特性,定义了共振度和对称度来定量表征介电响应类型,定量判断其倾向于共振型或弛豫型的程度.共振度和对称度越高,表明介质频谱曲线的共振型特性越明显,反之,表明弛豫型特征越明显.这套参数还可推广到介质对各种外场的响应情况.     

电流变液的固态结构

电流变体系在外场作用下形成一定的固态结构,而其性能与所形成的结构密切相关.不考虑体系非静电力时,体系自由能为静电能的负值,而静电能与有效介电常数成正比.基于Maxwell-Wagner模型,推导出有效介电常数关于颗粒体积比的一系列正幂项解析表达式,计算球颗粒悬浮于介质或导电液体中构成的3种立方结构的有效介电常数.计算结果表明:电流变体系中球颗粒为介质球或是导体球构成3种立方结构中FCC结构具有最低的自由能.电流变液在由液相向固相转变的过程中,形成的固态结构为FCC结构.     

高占空比颗粒电场荷电的计算

采用包含颗粒间相互作用的等效场强代替原外场,利用点偶极子模型计算出高占空比颗粒表面的最大场强,并与有限元法的计算结果进行比较,结果表明,对于具有不同介电常数的颗粒来说,在颗粒占空比较高时,这种方法仍具有足够的精度.根据颗粒场致荷电的机理,进一步推导出计算高占空比颗粒电场饱和荷电量和随时间变化的荷电量的近似公式.结果表明,颗粒电场荷电量不仅随场强、颗粒粒径和介电常数的增大而增大,还随颗粒占空比的增大而增大;颗粒电场荷电的速率与颗粒占空比相关,占空比越大,荷电速率越大.     

关於国际单位制(SI)中真空介电常数的商榷

有关电介质理论的文献和教科书中,过去习惯上多采用厘米克秒制静电系(CGSE)单位制。在厘米克秒制静电系单位中,真空介电常数取等于1,其他电介质的介电常数用ε表示,均为无量纲常量。我国已决定采用国际单位制(SI),它的电磁量单位基本上采用有理化的实用电磁单位。在有理化实用电磁单位中,认为真空的介电常数ε_0取等于8.85×10~(-12)法/米,是一个有量纲的常数,电介质的介电常数等于ε_rε_0,称ε_r为该介质的相对介电常数,它的大小与厘米克秒制静电系单位中该电介质的介电常数相等,是一无量纲常数。本文从物理基本概念及极化物理过程阐明,在有理化实用电磁单位制中真空的介电常数认为应取等于1。所有电介质的介电常数均为无量纲的常数,ε_0是一个电力单位转换常量,在有理化实用电磁单位制中,ε_0的量纲为L~(-3)M~(-1)T~4I~( 2),不应称为真空的介电常数。     

电子辐照电介质中累积电荷的分布

本文采用了一种数值计算方法,用来分析电子辐照电介质中电荷力学特性。根据实验测定的电子沉积曲线和剂量深度分布曲线,用有限差分法联立求解连续性方程和泊松方程,可以得到电介质内累积电荷分布和电场分布。在开路和短路二种状态下,电子辐照聚乙烯的电荷密度分布随辐照时间的变化显示了电介质荷电的过程。计算了不同电子能量时的电荷分布,并对电荷“记忆”效应作了模拟。     

基于磁组装的一维响应性光子晶体的研究进展

针对基于磁组装的一维响应性光子晶体具有制备成本低、效率高、易于制备大尺寸产品、色彩亮丽、结构色可通过外场刺激有效调控等特性,及其在显示、传感、变色伪装、防伪等领域的应用前景,在阐明一维响应性光子晶体磁组装机理的基础上,综述了磁组装基元的研究进展,并依据光子带隙调控所用外场刺激对一维响应性光子晶体进行分类,详细评述了不同外场响应的一维光子晶体的构筑方法、光学响应特性和应用领域,最后对基于磁组装的一维响应性光子晶体的发展方向和应用前景进行展望。     

熔融氯化钠晶体介电常数的模拟计算方法

由于分子模拟过程中存在周期性边界的影响,离子偶极矩定义模糊,导致传统的偶极矩涨落方法在计算熔融盐晶体或含有自由电荷体系的介电常数时存在一定阻碍。根据经典介电理论,通过电流关联函数计算熔融氯化钠(NaCl)晶体体系的介电常数,研究了不同温度下氯化钠的频率相关介电谱,并分析了晶体相变对介电特性的影响。结果表明：当NaCl为晶体状态时,介电谱显示出明显的共振吸收峰;在NaCl熔化以后,介电谱的共振吸收峰的带宽变宽,波形发生了明显变化。分别利用电流法和外加电场法计算了不同温度下NaCl的静态介电常数,结果显示：两种方法的计算结果的一致性良好,从而验证了本文方法的准确性;NaCl晶体在发生固液相变时,静态介电常数会在相变点发生跳变。     

为了我国电介质物理、材料与器件更加辉煌的明天——祝第十一届全国电介质物理、材料与应用学术会议胜利召开,并代本专集序

由中国物理学会电介质物理专业委员会暨IEEE北京分部共同发起、全国同行热烈响应踊跃投稿的第十一届全国电介质物理、材料与应用学术会议,将于2005年10月24~27日在四川省成都市四川大学举行.本次会议旨在为我国电介质物理、材料和应用领域的大学、科研单位和企业的研究人员以及工程技术人员提供一个交流和研讨的平台,以分享研究成果,启迪创新思维,繁荣科学技术,促进社会进步.人们已经进入了以微电子学和光电子学为基础的信息社会;知识经济的全球化和世界的数字化已经来临;无线式计算与通信的集成,计算机软件与硬件的集成,全球化的E-business正在变成现实;材料、产品和商务的环境协调性以及社会经济的可持续发展已经引起各国的高度重视;.......我们完全有理由相信,建立在高新技术基础上的新型社会经济结构,将更大程度地改变人类社会的生活方式、生产方式和工作方式,为我们构筑无限灿烂辉煌的明天.毫无疑问,在上世纪后半叶信息社会的建立和发展过程中,电介质材料和器件起到了不可替代的作用,电介质物理这一凝聚态物理中的重要部分也得到了长足的发展.21世纪前期,以电子和光电子作为载体的信息社会,可望由以光电子和光子作为载体而取代,这将使电...     

MOF-2的水相合成及其热稳定和介电性能研究

金属有机框架材料(metal-organic frameworks, MOFs)作为超低介电层间介质(ILD)材料，在满足高端芯片等微电子器件的大规模集成化发展方面显现出巨大的应用潜力。本文在常温常压水相中制备结晶性良好的MOF-2晶体，采用Rietveld精修分析MOF-2晶体的晶胞参数；研究MOF-2晶体在受热脱水过程中结构的变化，发现分子结构发生重排生成[Zn(BDC)(DMF)]和[Zn(BDC)(H₂O)] 2种结构，100℃加热6 h后，这2种产物的物相占比分别为89%和11%;采用介电频谱研究其介电性能，发现水相制备的MOF-2介电常数随频率变化较大，高频时相对介电常数稳定在4～5(>1 MHz),中频、低频时表现出较大的介电响应，这主要是由水分子和DMF的协同作用产生，受热脱去部分溶剂分子后产物的相对介电常数不再随频率发生变化并保持在约3.39(0.1～1 MHz);MOF-2脱去所有溶剂分子后生成片状结构的[Zn(BDC)],相对介电常数为3.91(0.1～1 MHz)。基于介电弛豫理论分析，MOF-2的介电响应主要由低频的直流电导、中频时...     

各向异性电介质对纳米壳层结构的法诺共振调制

法诺共振在光开关、化学或生物探测以及新型遥感装置等方面有着广泛的应用. 本文根据各向异性电介质对等离激元纳米结构的散射增强或抑制特点,提出用各向异性电介质材料实现对纳米壳层结构产生的法诺共振调控. 首先根据米散射理论推出纳米壳层结构产生法诺共振的一般条件. 进一步分析发现,改变各向异性电介质材料的切向介电常数或径向介电常数, 可以在一定范围内调制法诺共振的峰值波长、调制幅度和线型.这有利于增加法诺共振在实际应用中的灵活性.数值模拟结果验证了理论分析的正确性和可行性.      

OCB模式液晶显示器件响应时间研究

文中在讨论响应时间对液晶显示的重要意义的基础上,从分子外场运动微分方程入手解析了响应时间的影响因素,重点研究了光学补偿弯曲模式(OCB)液晶盒的快速响应原理.从引流与分子外场下运动相互作用入手,结合流速梯度变化描述了指向矢动态衍生过程,并从能量角度讨论液晶盒最佳驱动波形.最后基于成核中心对快速响应的贡献给出一种新型初态...     

KZnF3:Mn2+晶体光谱和EPR谱热移动的研究

对掺杂晶体，由于杂质离子的大小及其所带电荷与它所替代的基质晶体离子不同，这些杂质离子附近的局部结构和局部性质(如局部热膨胀系数和局部压缩率)就会与基质晶体的数据不一样．研究这些杂质中心的局部结构(或称缺陷结构)和局部性质对认识杂质与基质晶体的相互作用，进而认识材料掺杂     

介质球模型中2n极子电位的解析解

根据脑电图EEG的低频特性和生物组织的电特性,利用电介质的介电常数的色散与元电流角频率的关系,得出介质球模型中极子电位的解析解,对脑电问题的研究提供了基础。