电介质物理试卷

电介质物理_西安交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.非线性光学效应仅存在于光强很高的情况答案:正确2.BaTiO3为位移型铁电体。

答案:正确3.电畴的形成是系统自由能取极大值的结果。

答案:错误4.铁电体中电畴不能在空间任意取向，只能沿晶体的某几个特定晶向取向，电畴所能允许的晶向取决于该种铁电体原型结构的对称性，即在铁电体的原型结构中与铁电体极化轴等效的晶向。

答案:正确5.自由晶体受热时热释电效应是第一类效应和第二类效应之和答案:正确6.热释电材料和铁电材料属于压电材料。

答案:正确7.经过极化处理后，铁电体的剩余极化强度是不稳定的且随时间而衰减，从而造成其介电，压电，热释电性质发生变化，这种现象就是铁电体的陈化。

答案:正确8.自发极化能被外电场重新定向的热释电晶体就是铁电体；铁电体的电畴结构受铁电体原型结构对称性的限制。

答案:正确9.铁电体的表观特征是具有电滞回线，描述了极化强度和电场强度之间的滞后关系，从该曲线可以直观观察到的两个物理量是剩余极化和矫顽场。

答案:正确10.具有自发极化的晶体称为热释电体，在温度变化时可以释放电荷，该效应与电卡效应互为逆效应。

答案:正确11.自发极化只存在具有单一极轴的点群中，共有21种。

答案:12.沿x3轴极化的压电陶瓷通过坐标变换后，有哪些独立分量（）答案:13.以下哪个材料不是铁电体或反铁电体材料（）答案:Al2O314.室温下将铁电四方BaTiO3陶瓷极化，其饱和极化强度与晶体自发极化强度的关系是（）。

答案:15.沿x3轴极化的压电陶瓷的弹性柔顺系数的独立分量为：s11、s12、s13、s33、s44、s55。

答案:错误16.应力张量【图片】与以下哪个应力张量等价（）答案:17.沿x3轴极化的压电陶瓷为4mm点群，属于四方晶系，则X3轴为四次轴绕X3轴进行四次旋转对称操作，则产生的下标变换关系为：1→2、2→-1、3→3。

答案:正确18.晶体中有8种宏观对称操作，共构成32种晶体学点群，其中11种晶体学点群具有对称中心，10种晶体学点群具有单一极轴。

第九章 电磁场理论（一）电介质和导体学号 姓名 专业、班级 课程班序号一 选择题[ C ]1. 如图所示，一封闭的导体壳A 内有两个导体B 和C 。

A 、C 不带电，B 带正电，则A 、B 、C 三导体的电势U A 、U B 、U C 的大小关系是 (A) C A B U U U == (B) C A B U U U => (C) U U U A C B >> (D) C A B U U U >>[ D ]2. 一个未带电的空腔导体球壳内半径为R 。

在腔内离球心的距离为d 处 (d < R ) 固定一电量为＋q 的点电荷，用导线把球壳接地后，再把地线撤去，选无穷远处为电势零点，则球心O 处的电势为(A) 0 (B) d q 04πε (C) R q04πε (D) )11(40Rd q-πε[ D ]3. 把A 、B 两块不带电的导体放在一带正电导体的电场中，如图所示，设无限远处为电势零点，A 的电势为U A ，B 的电势为U B ，则(A) 0 U >U A B ≠ (B) 0 U >U A B = (C) A B U U = (D) A B U U <[ A ]4. 将一空气平行板电容器接到电源上充电到一定电压后，断开电源。

再将一块与极板面积相同的金属板平行地插入两极板之间，则由于金属板的插入及其所放位置的不同，对电容器储能的影响为：(A) 储能减少，但与金属板位置无关 (B) 储能减少，但与金属板位置有关 (C) 储能增加，但与金属板位置无关 (D) 储能增加，但与金属板位置有关[ C ]5. C 1和C 2两空气电容器并联以后接电源充电，在电源保持联接的情况下，在C 1中插入一电介质板，则 (A) C 1极板上电量增加，C 2极板上电量减少 (B) C 1极板上电量减少，C 2极板上电量增加 (C) C 1极板上电量增加，C 2极板上电量不变(D) C 1极板上电量减少，C 2极板上电量不变二 填空题1. 一半径r 1 = 5cm 的金属球A ，带电量为q 1 =2.0×10-8C; 另一内半径为 r 2 = 10cm 、 外半径为 r 3 = 15cm 的金属球壳B ， 带电量为 q 2 = 4.0×10-8C , 两球同心放置，如图所示。

电介质物理学模拟试卷(一)姓名＿＿＿＿＿成绩＿＿＿＿＿一.填充题(36分):1. 写出下列参数的定义式(6分):① 电容温度系数αC = ________________________________.② 介电系数温度系数αε =_____________________.③ 松弛时间τ =____________________________________.④ 偶极子转向极化率αd =____________________________.⑤ 热离子松弛极化率αT=_____________________________.⑥ 德拜方程_________________________________________.2. 一平行板真空电容器,极板上的电荷面密度为σ,现填充相对介电系数为εr.的介质.若极板上的自由电荷面密度保持不变.求:①真空时, 平行板介质电容器的场强E0=__________________, 电位移D0=______________,极化强度P0=__________________;②充以电介质时, 平行板介质电容器的场强E介 =__________________,电位移D介=______________,极化强度P介=_______________. 极化电荷所产生的场强E极=____________________________.(7分)3. 用极化强度P表示一个相对介电系数为εr. 平行板介质电容器的退极化电场________________________________________________,平均宏观电场__________________________________________________,极板上充电电荷所产生的电场__________________________________________(6分).4. 气体电介质自持放电的条件为___________________________________,其物理意义是__________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________.(7分) 5. 根据瓦格纳的固体电介质热击穿理论,固体电介质发生热击穿时,其数学判断依据是_______________________________________________________________________________________________________________.(4分)6.在双层电介质中,不发生空间电荷极化的条件是________________________________________________________________________________.(2分)7.钙钛矿型结构的离子晶体电介质产生自发极化的条件是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(4分)二.问答题(64分):1.氯化钠型离子晶体在电场作用下将发生电子,离子位移极化.试求其介电系数的温度系数,并解释温度对氯化钠型离子晶体的介电系数的影响.(14分)2.某一电介质具有两个不同的松弛极化时间:①.写出ε’,ε”与频率的关系;②.画出在一定的温度下, ε’,ε” ,tanδ与频率的关系曲线,且标出ε” 和tanδ的极值频率;③.画出在一定的频率下, ε’,ε”的温度关系曲线;④.画出这一介质的柯尔---柯尔图.(20分)3.分析在不均匀电场(针尖对平板电极)中,气体电介质的放电和击穿行为.(14分)4.如何定义铁电晶体的介电系数?为什么?画出测量铁电晶体的电滞回线的电路图和铁电晶体的电滞回线,标明矫顽场强,饱和极化强度,剩余极化强度的位置;说明测量铁电晶体的电滞回线的基本原理.(16分)电介质物理学模拟试卷(二)姓名＿＿＿＿＿成绩＿＿＿＿＿一.填充题（40分）1．克劳休斯—莫索帝方程______________________________________。

《电介质物理》练习题1.基本概念1) 介电性能的物理本质；2) 电介质的微观极化机理；3) 微波频段仍起作用的极化机理；4) 物质对外电场的响应方式；5) 弱电场中电介质中电流的主要起因。

6) 强电场中电介质中电流的主要起因；7) 电介质中空间电荷的主要来源；8) 电介质中空间电荷会产生的效应有哪些？9）固态电介质的介电击穿类型；10) 铁电效应只出现于何种晶体中？11) 电致伸缩效应出现于何种晶体中？12) 铁电体的微结构特征是什么？13) 铁电相变的类型；14) 何谓n级相变？15) 介电常数随频率变化的基本趋势是什么？为什么？16) 晶体物性张量非零分量数目决定于什么？17）热释电性的本质是什么？18) 铁电陶瓷只有在经过何种处理后才具有热释电性？19）压电效应；20）压电效应只出现于何种(对称性)晶体中？21) 机电偶合系数的物理意义；2．基本概念判断(每组选一个正确答案)1) 铁电体a) 不具有自发电矩；b) 具有可随磁场反转的自发磁矩；c) 具有可随电场反转的自发电矩。

2)折射率n 是二阶张量(a)；不是二阶张量(b)；是否二阶张量需视情况而定(c)。

3) 介电常数是a)二阶张量；b) 一阶张量; c) 标量。

4) 铁电体的微结构特征为存在a)磁畴；b)电畴；c)铁弹畴。

5) 二级相变的判据是状态函数的a)一阶导数连续、二阶导数不连续；b) 二阶导数连续、三阶导数不连续；c)满足前述条件的任一条。

6) 反铁电体在T c 之下，a)顺电相为稳定相; b)极性相为稳定相; c) 极性相为亚稳相。

7) 晶体的Frenkel 与Schottky 缺陷为a)本征点缺陷；b)非本征点缺陷；c)线缺陷。

8) 反铁电相变为a)马氏体相变；b)电场诱导相变；c)应力诱导相变。

9) 奇数阶张量性质a)出现在所有晶体中；b)只出现在非中心对称的晶体中；c)只出现在中心对称的晶体中。

10) 随着晶体对称性的增加，晶体的张量性质之非零分量个数a) 增加；b)减少；c)不变。

工程电介质物理学练习题李盛涛2002年4月4日第1章习题1-1当离子键能"(X)为离子间相斥作用势能b和库仑势能—_i—47V£0X" 4-TVS Q X 之和时，试表示出为在原子之间距离x=a处形成稳定结合，n所需附加的条件。

1-2如果气体粒子体系的速度分布服从麦克斯韦速度分布，试证明粒子动1 3能的平均值一“帀2 =-kT.2 21-3在波尔理论中，试证明电子轨道的圆周是电子波长的整数倍，并求基态氢原子的电子圆周速度。

1-4试说明化学键的种类。

1-5试说明麦克斯韦一波耳兹曼统计、费米一狄拉克统计以及玻色一爱因斯坦统计。

1-6在室温(kT=0.024eV)中，将比费米能级高0.12eV的状态采用近似式E-E F矿，其误差程度有多少？1-7试从能带理论比较金属、半导体和绝缘体。

(r>/)2- 1半径为a 的球带电量g,电荷密度正比于距球心的距离。

求空间的电位、电场分布。

2- 2电量为q 的8个点电荷分别位于边长为a 的立方体各顶角。

求其 对以下各点的电场：（1）立方体 中心；⑵某一面中心；⑶某一 棱的中点。

若8个点电荷中4个 为正，4个为负，重新计算上述问题。

2- 3设正、负电荷q 分别位于（0,0,%）、（0,0,—%）,如图所示。

求场点P 处的电势。

若用多 项展开式的前两项作为场点P 处 电势计算的近似表达式，试计算 场点（0,0,%）、（0,0,%）处电 势的近似值,并与实际值相比较。

2-4试证明位于（0,0,/）的电偶极子（方向沿Z 轴方向）〃在场点戸的电位0的厂展开式为co 严-1 0（"）= 翫 £"〒此（心0）T ■〃乙 o n=0 1 2- 5⑴试证明电偶极子〃（=/）在 电场左中的转矩叼和势能“分 别为 M =/jx E ； u = -/j- E ;（2） 指出偶极子在电场中的平衡 位置、稳态平衡位置；（3）当〃和左的夹角从01变到仇 时，求电场力所做的功和偶极子势能的变化。

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华南理工大学
2012年攻读硕士学位研究生入学考试试卷
（请在答题纸上做答，试卷上做答无效，试后本卷必须与答题纸一同交回）
科目名称：电介质物理学
适用专业：材料学；微电子学与固体电子学
本卷满分：150分共3页
一、 填充题（50分）
1.填写下列定义和概念（40分，每空2分）
⑴电导率不为零的介质电容器，在恒定电场作用下，电流由三部分组成：
① ，② ，③；其中 电流是介
质在交变电压作用下引起介质损耗的重要来源。

⑵当外电场频率足够高，偶极子转向将完全跟不上电场周期变化时，电介质的极化
以 ① 、② 为主；与热运动有关的极化形式 ③、
④ ；⑤ 主要出现在不均匀电介质中。

⑶依照导电载流子种类的不同，电介质的电导可以分成以下几种形式：；；。

固体电介质中，在强电场下
以为主，在弱电场下以为主， 出现在液体电介质
中。

⑷ 铁电体的极化强度随外施电场E而变化的性质可用 来表示，它也是判断
晶体是否具有铁电性的依据；当交变电场变化一周时，铁电体所消耗的能量可用 来表示。

铁电材料只有在某一温度范围内具有铁电性，高于居里温度
时为，低于居里温度时为。

判断材料有无铁电性的依据
是。

线膨胀系数βL=1×10-4/o C，光折射率n=1.5∼1.6，相对介电系数ε=2.5∼2.6，求聚苯乙烯的电子位移极化率。

（10分）
2. 一平行板真空电容器，极板上的电荷面密度σ=2×10-6 C/m2。

现充以εr =12的介质，若极板上的自由电荷保持不变，计算真空和介质中的E、P、D各为多少? 束缚电荷产生的场强是多少? （15分）。

物理（下）作业专业班级：姓名：学号：第十一章静电场中的导体和电介质（1）一、选择题1、两个同心薄金属球壳，半径分别为1R 和2R （1R <2R ）,若分别带上电量1q 和2q 的电荷，则两者的电势分别为1U 和2U （选无穷远处为电势零点）。

现用导线将两球壳连接，则它们的电势为（A ）、1U ；（B ）、2U ；（C ）、21U U ；（D ）、)(2121U U 。

[]2、两导体板A 和B 相距为d ，并分别带有等量异号电荷。

现将另一不带电的，且厚度为t （t ﹤d ）的导体板C 插入A 、B 之间（不与它们接触），则导体板A 和B 之间的电势差U AB 的变化为：（A ）、不变；（B ）、增大；（C ）、减小；（D ）、不一定。

[]3、（2018年暨南大学）将一带电量为Q 的金属小球靠近一个不带电的金属导体时，则有：（A ）金属导体因静电感应带电，总电量为-Q ；（B ）金属导体因感应带电，靠近小球的一端带-Q ，远端带+Q ；（C ）金属导体两端带等量异号电荷，且电量q<Q ；（D ）当金属小球与金属导体相接触后再分离，金属导体所带电量大于金属小球所带电量。

二、填空题1、导体在达到静电平衡时，其导体内部的场强应为______；整个导体（包括导体表面）的电势应是______；导体表面的场强方向应是______。

2、当空腔导体达到静电平衡时，若腔内无电荷，则给该空腔导体所带的电荷应分布在；若腔内有电荷，则空腔导体上的电荷应分布在。

3、如图所示，两同心导体球壳，内球壳带电量+q ，外球壳带电量-2q 。

静电平衡时，外球壳的内表面带电量为______；外表面带电量为_______。

三、计算题1、同轴传输线是由两个很长且彼此绝缘的同轴金属直圆柱体构成，如图所示。

设内圆柱体的半径为R 1，外圆柱体的内半径为R 2。

并假定内外圆柱导体分别带等量异号电荷，其线电荷密度大小为λ，求内外圆柱导体之间的电场强度分布以及它们之间的电势差。

西南科技大学2019-2020-2学期《电介质物理》学习测验一、名词解释（每题4分，共20分）1、离子位移极化：在外电场作用下原来正负电荷中心重合的分子发生正、负电荷中心分离，形成偶极矩的现象。

2、退极化电场：由极化电荷产生的场强被称为退极化电场。

3、电介质的极化：在电场作用下，电介质内部沿电场方向出现宏观偶极子，在电介质表面出现束缚电荷（极化电荷）的现象。

4、电偶极子：两个相距很近的等量异号点电荷组成的系统。

5、极化强度P：单位体积电介质的电偶极矩矢量总和。

6、电介质的损耗：在电场作用下，电介质将部分电能转变成热能的物理过程。

7、电介质的损耗包括：电导损耗，松弛极化损耗，谐振损耗。

8、电介质的热击穿：在电场作用下，电介质内部热量积累、温度过高而导致失去绝缘能力。

9、电介质的电击穿：电场使电介质中积聚起足够数量和能量的带电质点而导致电介质失去绝缘性能。

二、填空题（每空3分，共30分）：1、一平行板真空电容器，极板的自由电荷面密度为δ，现充以介电系数为εr的介质。

如果板上的自由电荷面密度δ不变，则有：真空时板间场强E=δ/ε0，电位移D= δ ，极化强度P= 0 ；充以介质时场强E= δ/ε0 εr，电位移D= δ ，极化强度P= δ(1-1/εr) ，极化电荷产生的场强为δ(1-εr) /ε0εr。

3、根据电介质的极化微观机理，极化可分为：电子和离子位移极化，偶极子转向极化，热离子松弛极化，空间电荷极化。

1、气体在均匀电场中自持放电的条件：正离子在阴极表面碰撞产生 二次电子 ；非自持放电到自持放电的关系式： （3分）。

2、电介质的击穿包括： 热 击穿， 电 击穿， 电化学 击穿。

三、简述及问答题（共20分）1、已知洛伦兹有效场E e =E （εr +2）/ 3，试推导克劳休斯—莫索缔方程。

解：1、流经实际介质电容器的电流由哪几部分组成？作图说明。

解：电导电流，位移极化电流，松弛极化电流（有功，无功）。