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.     

电位移矢量只与自由电荷分布有关的讨论

基于静电场高斯定理，推出了一个结论．该结论不仅适用于均匀电介质充满电场不为零的空间。而且也适用于电介质不均匀，但电介质的极化率的变化只在平行于电场强度的方向上发生(包括均匀电介质分区充满电场)的情况．通过两个实例，给出了具体的分析和正确的解答．这种方法解决了教学中的难点，具有通用性．     

电流变流体的本构模型

电流变流体是由一种基液，加入非导电介质微粒和高分子表面活性剂混合而成的液体，因其独特的电流效应成为材料科学领域的研究热点。在外加电场作用下，电流变流体的力学性质可迅速发生变化甚至相变固化，流体的力学性能依赖于外加电场的强度、介质微粒的体积百分比浓度以及介质微粒的大小。文章基于一个类似Maxwell模型的简单机械系统，采用非连续介质力学的内蕴时本构理论，在仅考虑电场强度对电流变流体力学性能的影响下，发展了一种描述电流变流体的本构模型，预言了电流变流体的力学行为随电场强度的变化，描述了材料在不同电场强度下应力随应变的变化规律。     

利用流场的反转性、计算二维静电场的等位线和电力线量值的方法

1.前言电场分析在高压电工学和静电学等领域里起着极其重要的作用。电场值的计算法进步很快,迄今为止包括“有限元素法”和“电荷重叠法”在内的各种电场分析用的计算程序在逐步地得以开发。现在数值电场计算法做为求得静电场电位分布以及电场强度的有效手段,正在大幅度地得到应用。在分析绝缘破坏这类现象有的时候,不仅限于电位分布和电场强度,同时还有必要求得包含电力线的电场分布。利用数值计算求得电力线的方法,诸如利用电场向量的“斯太滋布”法、“复素势”法以及利用“电力线管”的方法等等,在此以前发表过论文,不过关于提法由来已久的电力线数值计算方法,在介电常数不同的复合电介质的界面和利用电极形状非常复杂的情况下,要通过电荷重叠法来达到计算数值的目的。首先面对的第一个难题就是电荷的排列问题。由此看来,针对实现的静电场问题,获得精度高的电力线是很不容易的,     

氩气对氦-氩气体中空心阴极放电特性的影响

利用流体模型，在氦-氩混合气体环境下模拟研究了氩气含量对空心阴极放电特性的影响.结果表明，随着氩气含量的增加(摩尔分数0～10%),放电电流、电子密度、氦离子密度、氩离子密度和阴极位降区径向电场强度均升高，负辉区径向电场强度和阴极位降区宽度降低.电子密度和氩离子密度的升高要快于氦离子密度的升高.当氩气摩尔分数高于5%时，氩气对于放电的贡献已经高于氦气.     

对球形尖端导体表面附近静电场的研究

尖端导体表面附近的静电场分析，是研究静电平衡时导体表面电荷分布与其表面曲率关系的重要手段。求解球形尖端导体表面附近的静电场，发现这种导体表面附近的电场、导体上的电荷分布规律与理想尖端或锥形尖端相比较，电场强度和电荷密度均小得多，它们的分布随相关参数的变化而更快。     

ER流体性能的仿真研究

应用迭代摄动法讨论了含有ER流体振动系统的非线性频谱，给出了带有ER流体阻尼器梁结构的计算结果，并应用数值积分方法，分析了带有ER流体阻尼器梁结构的多自由度振动系统在不同电场强度和激励频率作用下的位移响应情况。结果表明．系统的刚度和响应的变化可以通过外加电场强度来控制，随着电场强度的增加，响应幅值减小，结构刚度变大。     

极性液体电介质旋转椭球极化模型

在油与水的混合电解质中,水比油的极性强,为极性液体电解质．当油中含有少量水时,水以悬浮胶粒状、粒径为1×10-4cm的小水球形式存在于油中．当外电场作用时,油中小水球被极化,它的形状发生改变,在电场方向被拉长而成为椭球,束缚电荷分布在椭球表面．作者对极性液体电介质进行了研究,根据水球被拉长的实际情况和椭球的性质,建立了旋转椭球极化模型,在该模型基础上,把束缚点电荷的电场折合到椭球中心的电场,推导出椭球中心有效极化电场的场强公式,给出了旋转椭球表面束缚电荷在椭球中心的极化电场强度E1″．研究结果表明极化电场强度与旋转椭球的长、短半轴之比的平方有关,呈非线性,比圆球模型的电场强度P/(3ε0)复杂;由旋转椭球极化模型得到的结果用于研究混合电介质的“气桥”或“水桥”击穿现象,更能反映其物理本质．     

BaTiO3电流变液微波衰减可调控特征

分别考虑微波传播方向与电流变液颗粒链方向相垂直与平行的情况,对BaTiO 3电流变液的微波衰减行为进行了研究.实验发现在垂直的情形,当流体浓度较低时,微波衰减随电场强度增加而加大,并且随浓度增加电场调节微波衰减的幅度增加.超过一定浓度后,衰减由增加改变为减小,同时衰减的电场调节幅度较大.存在一个饱和电场强度,低于此值时,衰减变化显著;超过此值后,衰减变化趋于平稳.在平行的情形,发现衰减随电场强度单调增加.另外,微波衰减随电场强度的变化具有弛豫效应.初步认为微波衰减调控特征与外电场作用下电流变液结构转变和BaTiO 3 自身极化状态改变有关.     

平行狭缝间荷电硬球流体的平衡结构和剩余吸附

基于经典密度泛函理论,研究了受限于平行狭缝间的荷电硬球流体.计算和分析了无外电场情形下,荷电量对体系的平衡结构和剩余吸附的影响,并进一步研究了有外电场作用时,电场强度对剩余吸附的影响.     

极化介质中的能量

在场源不变的静电场中移入电介质后，对系统能量ΔＷ变化的物理意义的理解各文献分歧较大。在文章中，讨论了场源不变情况下系统的静电能，并从（１）ΔＷ表示包含在电介质中的能量；（２）ΔＷ表示介质移入电场过程所做的功两个角度对ΔＷ作出了解释。     

静电场对苜蓿幼苗期酶活性的影响

为了研究静电对紫花苜蓿(Medicago sativa Leguminosae)抗旱性的影响，寻找出提高紫花苜蓿幼苗抗旱性的最佳电场条件。在静电场不同电场强度下处置紫花苜蓿种子10min后，室温下培养9d，再测定幼苗的丙二醛(MDA)的含量和过氧化物酶(POD)、超氧化物酶(SOD)的活性。实验所用电极电压波形为50Hz半波整流，电场强度共11个，其中1个未经电场处理作为对照组。结果表明，在11个电场处理的材料中，有6个MDA水平低于对照，1个与对照相同，其余4个高于对照，变化幅度为22．8％～34．8％。SOD酶和POD酶的活性普遍降低，降低幅度分别为7．7％～57．7％和0．5％～59．4％。静电场处理可以提高紫花苜蓿幼苗的抗旱性。     

静电场作用下介电球形液滴的蒸气压及平衡半径

液滴的凝结与蒸发是一种相变过程，它既是一种高效的传热传质过程，又与环境气候变化密切相关。实验表明，静电场对液滴的形成过程有重要的影响，是一种有效的强化传热传质方式，也与雷电雨的形成有关。本文基于相平衡理论，利用电场作用下的热力学方程导出了静电场作用下球形介电液滴内外的压强差、蒸气压以及液滴平衡半径的数学表达式。采用数值计算的方法，利用该数学表达式对液滴的形成过程进行了分析。结果表明，与没有电场作用相比，静电场作用下介电液滴内外的压强差、蒸气压以及平衡半径都有增加。蒸气压和平衡半径增加将加速液滴的蒸发过程，因此静电场作用能够促使液滴的快速蒸发。该结论与实验相符，可为相关的理论研究及工程应用提供参考。     

甲醇-甲乙酮-1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐物系等压汽液平衡数据的测定

在101.3kPa下，用改进的Othmer釜测定了含摩尔分数分别为5%、8%、10%和20%离子液体1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[OMIM]PF₆）的甲醇-甲乙酮-[OMIM]PF₆汽液平衡数据，并采用NRTL方程进行关联。实验结果表明，当离子液体[OMIM]PF₆的摩尔分数为5%时，甲醇-甲乙酮二组分物系汽液平衡线发生偏离，当离子液体[OMIM]PF₆摩尔分数达到8%时，就可以消除甲醇-甲乙酮物系的共沸点；离子液体[OMIM]PF₆摩尔分数越大，盐效应越明显，离子液体[OMIM]PF₆可以作为甲醇-甲乙酮的萃取剂。     

电场作用下单气泡行为的可视化

为进一步探索电场强化沸腾换热的机理,利用高速摄像机研究了绝热条件下注入到静止变压器油中的氮气泡在电场作用下的行为。获得了在不同电场作用下气泡形态成长的实验图像,并分析了电场作用下气泡的长径比、脱离体积和脱离周期随电场的变化关系。实验研究表明:随着电场强度的增大,气泡的长径比变大,脱离体积变小,脱离周期变短。电场中气泡行为的改变主要取决于电场强度和电极距离。外电场作用促进了注入气泡从小孔的脱离。     

电场作用下单气泡行为的可视化

为进一步探索电场强化沸腾换热的机理,利用高速摄像机研究绝热条件下注入到静止变压器油中的氮气泡在电场作用下的行为,获得了在不同电场作用下气泡形态成长的实验图像,并分析了电场作用下气泡的长径比、脱离体积和脱离周期随电场的变化关系。实验研究表明:随着电场强度的增大,气泡的长径比变大,脱离体积变小,脱离周期变短。电场中气泡行为的改变主要取决于电场强度和电极距离。外电场作用促进了注入气泡从小孔的脱离。     

不均匀介质的平均介电常数及其应用

研究了不均匀介质情况下,非平行板电容器的电场强度和能量问题。研究表明,在平行电场方向不均匀时,可以用介电常数的加权调和平均值来简化电场能量和电容量的计算;在垂直电场方向不均匀时,可以用介电常数的加权平均值来简化计算。     

环辛酮分子在非对称外电场作用下的光谱性质计算

采用密度泛函理论中的B3P86方法, 在6-311++G(2-df-)基组水平上, 计算得到不同外电场(-0.008 0~0.002 5)作用下环辛酮分子的基态构型, 再用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法研究相同电场强度对优化环辛酮分子激发能和振子强度的影响. 计算结果表明： 电场强度影响分子的几何构型; 激发能随电场强度反向变化, 即环辛酮分子在电场作用下易解离和激发.     

ANSYS软件分析套管电场分布影响因素

针对高压套管表面电压分布不均匀,尤其是在法兰边缘处电场十分集中问题,采用ANSYS有限元分析软件对套管模型进行有限元分析计算,主要对套管法兰处电场进行详细分析,得到了电场强度最大值出现的位置,采用在法兰附近加入涂层来降低最大场强,并分别分析改变涂层的长短、厚度及介电常数对法兰附近电场的影响。分析结果表明,较厚层和较高介电常数更好改善电场。高介电常数层的长度可以在一定程度上减少而不降低其改善电场分布的功能。     

电介质中的静电能

本讨论了在场源固定不动的情况下，电介质中静电场的能量，能量的改变及其物理意义，并由此讨论了作用在电介质上的电场力。