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电介质的定义
电介质是一种能够将电场和磁场传播的物质，也称为电磁介质，是电学和磁学中研究对象之一。
也即可对外界电磁辐射发出反应的物质，类似于物理中的热传导、光传导以及声音传导，电介质也是通过电子来实现电磁辐射的传播。
电介质的定义可以从以下几方面说明：
一、本质性定义。
电介质是指在电磁场作用下，能够把电场变化传播与弥散的介质，它不仅能够把电场的变化传播和弥散出去，而且能够传播和弥散磁场变化。
二、成分定义。
电介质是指由真空、空气、水、油和其他有机和无机物质构成的一种介质，它可以把电场变化传播与弥散出去，同时还可以传播和弥散磁场变化。
四、用途定义。
电介质是指通常用来处理、控制、传输、换向以及保护电电气及电子能量设备进行稳定工作的介质，这些介质可以在电气及电子设备中流动，从而使整个设备运作良好。
从以上各个定义看来，电介质是一种以电双极性微粒为主要组成成分的介质，可以把电场变化传播与弥散出去，同时可以传播和弥散磁场变化，主要用来处理、控制、传输、换向以及保护电电气及电子能量设备的工作。
电介质一、电介质（绝缘体）在外电场的作用下不易传导电流的物体叫绝缘体又叫电介质1、电介质的分类无外电场时，正负电荷等效中心不重合，叫做有极分子无外电场时，正负电荷等效中心重合，叫做无极分子2、电介质的极化对于有极分子，无外电场时，由于分子的热运动，分子的取向是杂乱无章的。
施加电场后，分子受到电场力作用排列变得规则。
在分子热运动和外电场的共同作用下，分子排列比较规则。
这种极化叫做有极分子的取向极化。
对于无极分子，无外电场时，分子内的正负电荷中心是重合的。
施加电场后，分子内的正负电荷受到电场力作用，各自的等效中心发生偏离。
这种极化叫做无极分子的位移极化。
对于有极分子，也会发生位移极化，只不过位移极化的效果远小于取向极化3、电介质极化的效果等效为电介质表面出现极化电荷（也叫束缚电荷），内部仍然为电中性。
表面的极化电荷会在电介质内产生与原电场方向相反的附加电场。
外加电场越强，附加电场也越强。
类比静电平衡中的导体0。
注意，电介质内部合场强不为0思考：附加电场的大小是否会超过外电场？答案：不会。
一般来说，物理反馈会减弱原来的变化，但不会出现反效果。
例如：勒沙特列原理（化学平衡的移动）、楞次定律（电磁感应）例1：解释：带电体能吸引轻小物体二、带电介质的平行板电容器1、带电介质对电容的影响假设电容器带电量Q 一定，电介质极化产生极化电荷，由于极化电荷会在电容内部产生附加电场E ’，会使得极板间电场E 0减小为合电场E= E 0 - E ’ ，从而使电势差U 减小，电容C 增加。
（若无特殊说明，默认为恒电量问题）假设电容器两板电势差U 一定，电介质极化产生极化电荷，由于极化电荷的感应效果，会使得极板上带电量Q 0增加为Q ，电容C 增加。
可见电介质极化使电容增大，增大的多少与极化的强弱有关。
2、介电常数介电常数ε反映了电介质极化的能力，也就反映了电容变化的程度。
真空的介电常数014kεπ= （利用这个恒等式可以将很多电学公式用ε0表示） 空气的介电常数114'4k k εππ=≈ 经常用相对介电常数εr 来表示：某物质的相对介电常数等于自身的介电常数与真空的比值（大于1）。
电介质物理知识点总结电介质是一类具有不良导电性能的材料，可用于电容器、绝缘体等应用中。
电介质物理是研究介质在电场作用下的电学性能的科学。
电介质物理是电磁场理论和介质物理学的重要组成部分。
下面我们将对电介质物理的相关知识点进行总结和展开。
1. 电介质的基本性质电介质是一种不良导电性能的材料，通常包括固体、液体和气体。
电介质的主要特点是在外电场作用下会发生极化现象。
极化是指介电极化，即在电场作用下使介质内部出现正负电偶极子的排列现象，从而使介质产生极化电荷。
常见的电介质包括空气、水、玻璃、塑料等。
2. 电介质的极化过程当电介质处于外电场中时，介质内部的正负电荷将发生位移，使介质被极化。
电介质的极化过程可分为定向极化和非定向极化两种类型。
其中，定向极化是指在介质中存在有定向的分子或离子，当外电场作用下，这些分子或离子会按照一定方向排列，这种极化过程被称为定向极化；非定向极化是指介质中的分子或离子并不具有固定的方向排列，当外电场作用下，这些分子或离子将发生不规则的排列，这种极化过程被称为非定向极化。
极化过程使介质产生极化电荷，从而改变了介质的电学性能。
3. 介质极化的类型根据介质极化的不同类型，可以将极化过程分为电子极化、离子极化和取向极化。
电子极化是指在电场的作用下，介质中的电子云将出现位移，从而使整个分子或原子产生极化；离子极化是指在外电场作用下，介质中的阴离子和阳离子将发生位移，产生极化现象；取向极化是指在电场作用下，具有一定取向的分子或离子将产生极化现象。
不同类型的极化过程会影响介质的电学性能。
4. 介质极化与介电常数介质的极化现象将改变介质的电学性能，其中介电常数是一个重要的参数。
介电常数是介质在外电场作用下的电极化能力的体现，介电常数越大，介质的电极化能力越强。
介电常数的大小将影响介质的导电性、电容性等电学性能。
5. 介电损耗介质在外电场作用下会产生能量损耗，这种现象被称为介电损耗。
介电损耗会导致介质内部的吸收能量和产生热量，从而影响介质的电学性能。
物理学中的电介质物理学理论电介质物理学理论是指在电学领域中，研究非金属材料在电场中的响应性质的学科，其研究的对象是电介质。
电介质是指在外界电场作用下，会将电能转换为其他形式的非导体材料。
电介质广泛应用于电子学、通信、电力等领域，是现代电子科技中不可或缺的一部分。
1. 电介质物理学理论的基础知识电介质在外界电场下会发生极化现象，也就是说，电介质中的电子、离子、偶极子等会产生相应的分布。
这种电荷分布会影响电介质中的电场分布，从而影响电介质物质的响应。
电介质分为线性电介质和非线性电介质，线性电介质遵循线性关系，而非线性电介质不遵循线性关系。
另外，电介质的极化可以分为自发极化和强制极化。
自发极化是指电介质中存在自发极化矢量，在无外界电场的作用下也会存在极化现象。
而强制极化是指电介质在受到外界电场的作用下，会出现新的极化矢量，这种极化是强制性的，与电介质自身性质无关。
2. 电介质的电容与介电常数对于一个电介质，其电容和介电常数是两个非常重要的参数。
电容指的是电荷与电势之间的比例关系，即电容等于电荷与电势的比值。
介电常数是电介质中电场强度与电位移密度之间的比值，介电常数越大，则电介质极化相对来说就越明显。
需要注意的是，电介质的介电常数会随着温度和频率的变化而变化。
在高温下介电常数通常会降低，而在频率高于1MHz时介电常数也会下降。
3. 非线性电介质的应用非线性电介质的特点是其电极化与电场的关系不是线性的，当电场强度超过一定阈值时，电介质中会出现非线性响应。
非线性电介质具有频率倍增与和谐倍频等非线性效应，被广泛用于激光技术、雷达通信以及图像处理等领域。
例如，二极管光谱翻转技术，通过在非线性晶体中将激光脉冲和稳态激光序列合并，可以生成高质量的超短脉冲。
4. 结语在科技不断进步的今天，电介质物理学理论正作为电子学、通信、电力等领域的重要组成部分，不断发掘和发展着。
通过系统而深入地学习电介质物理学理论，人们可以更好地理解各种电介质材料的性质，并将其应用于实际生活中的各种领域。
物理九年级十八章知识点物理是一门研究物质运动规律和能量转化的科学。
在九年级物理课程中，学生将学习到许多重要的知识点。
下面将列举九年级物理教材的第十八章中的知识点，帮助同学们更好地掌握物理知识。
1. 电介质中的电场电介质是一类不导电的物质，如橡胶、玻璃等。
当电介质被带电物体靠近时，它们会受到电场的影响，使得电介质内部的原子和分子发生移位。
这种现象被称为电介质中的电场效应。
2. 电容器电容器是由两个导体之间夹带电介质而构成的。
当电容器接入电路时，它能够储存电荷，并且能够释放出储存的电能。
电容器的电容量取决于电容器的几何形状和电介质的性质。
3. 平行板电容器平行板电容器是最简单的一种电容器，由两个平行的金属板和介质层组成。
当电容器接入电源时，正极与负极之间形成电场，金属板上的电荷正负相等且大小相同，电场线是平行且均匀分布的。
4. 电容的串联和并联如果将多个电容器依次连接起来，我们称之为串联电容器；如果将多个电容器并联在一起，我们称之为并联电容器。
在串联和并联电容器中，电容的总值会有不同的计算方法。
5. 电流的变化率电流是电荷通过导体的流动。
当电荷通过导体时，它们受到电场的阻力。
电流的大小与电荷通过导体的速度和导体的截面积有关。
电流的变化率被称为电流的强度。
6. 电阻器电阻器是一种用来阻碍电流流动的器件。
电阻器的阻力取决于其材料的导电能力和几何形状。
电阻器的单位是欧姆（Ω）。
7. 欧姆定律欧姆定律是描述电流、电压和电阻之间关系的定律。
根据欧姆定律，电流等于电压和电阻之间的比值。
这个关系可以用以下公式表示：I = V/R，其中I代表电流，V代表电压，R代表电阻。
8. 不同电阻器的连接方式在电路中，电阻器可以通过不同的连接方式来实现不同的效果。
串联电阻器的总阻力等于各个电阻器的阻力之和，而并联电阻器的总阻力等于各个电阻器阻力的倒数之和。
9. 电功和功率电功是电能的转化和消耗过程中所做的功。
功率则表示单位时间内的能量转化速率。
第一章 电介质的极化1.什么是电介质的极化？表征介质极化的宏观参数是什么？ 若两平行板之间充满均匀的电介质，在外电场作用下，电介质的内部将感应出偶极矩，在与外电场垂直的电介质表面上出现与极板上电荷反号的极化电荷，即束缚电荷σˊ。
这种在外电场作用下，电介质内部沿电场方向产生感应偶极矩，在电介质表面出现极化电荷的现象称为电介质极化。
为了计及电介质极化对电容器容量变化的影响，我们定义电容器充以电介质时的电容量C 与真空时的电容量C0的比值为该电介质的介电系数，即0rC C=ε，它是一个大于1、无量纲的常数，是综合反映电介质极化行为的宏观物理量。
2.什么叫退极化电场？如何用一个极化强度P 表示一个相对介电常数为r ε的平行板介质电容器的退极化电场、平均宏观电场、电容器极板上充电电荷产生的电场。
电介质极化以后，电介质表面的极化电荷将削弱极板上的自由电荷所形成的电场，所以，由极化电荷产生的场强被称为退极化电场。
退极化电场：00εεσPE d -='-= 平行宏观电场：)1(0-=r PE εε充电电荷产生的电场：)1()1(0000000-=+-=+===+=r r r d PP P P E D E E E εεεεεεεεεεσ 3.氧离子的半径为m 101032.1-⨯，计算氧原子的电子位移极化率 按式304r πεα=代入相应的数据进行计算。
240310121056.2)1032.1()1085.8(14.34m F •⨯≈⨯⨯⨯⨯⨯=---α4.在标准状态下，氖的电子位移极化率为2101043.0m F •⨯-。
试求出氖的相对介电常数。
单位体积粒子数253231073.24.221010023.6⨯=⨯⨯=N e r N αεε=-)1(0 12402501085.81043.01073.211--⨯⨯⨯⨯+=+=∴εαεer N5.试写出洛伦兹有效电场的表达式。
适合洛伦兹有效电场时，电介质的介电系数r ε和极化率α有什么关系？其介电系数的温度系数的关系式又如何表示。
第一章电介质基本物理知识电介质（或称绝缘介质）在电场作用下的物理现象主要有极化、电导、损耗和击穿。
在工程上所用的电介质分为气体、液体和固体三类。
目前，对这些电介质物理过程的阐述，以气体介质居多，液体和固体介质仅有一些基本理论，还有不少问题难以给出量的分析，这样就在很大程度上要依靠试验结果和工作经验来进行解释和判断。
第一节电介质的极化一、极化的含义电介质的分子结构可分为中性、弱极性和极性的，但从宏观来看都是不呈现极性的。
当把电介质放在电场中，电介质就要极化，其极化形式大体可分为两种类型：第一种类型的极化为立即瞬态过程，极化的建立及消失都以热能的形式在介质中消耗而缓慢进行，这种方式称为松弛极化。
电子和离子极化属于第一种，为完全弹性方式，其余的属于松弛极化型。
（一）电子极化电子极化存在于一切气体，液体和固体介质中，形成极化所需的时间极短，约为1015 s。
它与频率无关，受湿度影响小，具有弹性，这种极化无能量损失。
（二）原子或离子的位移极化当无电场作用时，中性分子的正、负电荷作用中心重合，将它放在电场中时，其正负电荷作用中心就分离，形成带有正负极性的偶极子。
离子式结构的电介质（如玻璃、云母等），在电场作用下，其正负离子被拉开，从而使正负电荷作用中心分离，使分子呈现极性，形成偶极子，形成正负电荷距离。
原子中的电子和原子核之间，或正离子和负离子之间，彼此都是紧密联系的。
因此在电场作用下，电子或离子所产生的位移是有限的，且随电场强度增强而增大，电场以清失，它们立即就像弹簧以样很快复原，所以通称弹性极化，其特点是无能量损耗，极化时间约为1013-s。
（三）偶极子转向极化电介质含有固有的极性分子，它们本来就是带有极性的偶极子，它的正负电荷作用中心不重合。
当无电场作用时，它们的分布是混乱的，宏观的看，电介质不呈现极性。
在电场作用下，这些偶极子顺电场方向扭转（分子间联系比较紧密的），或顺电场排列（分子间联系比较松散的）。
整个电介质也形成了带正电和带负电的两级。
这类极化受分子热运动的影响也很大。
偶极松弛极化的电介质有胶木、橡胶、纤维素等，极化为非弹性的，极化时间约为1010---102-s。
（四）空间电荷极化介质内的正负自由离子在电场作用下，改变其分布状况，在电极附近形成空间电荷，称为空间电荷极化，其极化过程缓慢。
（五）夹层介质界面极化由两层或多层不同材料组成的不均匀电介质，叫做夹层电介质。
由于各层中的介电常数和电导率不同，在电场作用之下，各层中的电位，最初按介电常数分布(即按电容分布)，以后逐渐过滤到电导率分布（即按电阻分布）。
此时，在各层电介质的交界面上的电荷必然移动，以适应电位的重新分布，最后在交界面上积累起电荷。
这种电荷移动和积累，就是一个极化过程。
上述电介质的五种极化形式，从施加电场开始，到极化完成为止，都需要一定的时间，这个时间有长有短。
属于弹性极化的，极化建立所需的世间都很短，不超过1012-s 。
属于松弛极化的，极化时间都较长，在1010---102-s 以上。
夹层极化则时间更长，在101-s 以上，甚至以小时计。
弹性极化在极化过程中不消耗能量，因此不产生损耗。
而松弛极化则要消耗能量，并产生损耗。
二、 电介质极化在工程实践中的意义（一） 增大电容器的电容量当电极中为真空时，在电场的作用下，极板上的电荷量为Q0，极板间的电容C 0=U Q 0=d S 0ε。
其中C 0:真空中的电容；Q0：真空中极板上的电荷量；ε0：真空中介电常数，ε0=8.86*1014-F/cm ；S:极板面积；d ：极板距离。
当电极间放入电介质后，在靠近电极的电介质表面形成束缚电荷Q|，它将从电源吸引一部分额外电荷来“中和”，使极板上存储的电荷增加，因此极板间的电容为C=U Q Q |0+=dS ε。
上两式相除有0C C =0εε=r ε，r ε称为介质相对介电常数，通常用来表示介质的介电特性。
因此，在保持电极间电压不变的情况下，相对介电常数还代表将介质引入极板间后使电极上储存的电荷量增加的倍数，即极板间电容量比真空时增加的倍数。
所以，在一定的几何尺寸下，为了获得更大的电容量，就要选用相对介电常数（r ε）大的电介质。
例如，在电力电容器的制造中，以合成液体（r ε约为3—5）代替由石油制成的电容器油（r ε=2.2），这样就可增大电容量或减小电容器的体积和质量。
（二） 绝缘的吸收现象当在电介质上加直流电压时，初始瞬间电流很大，以后在一定时间内逐渐衰减，最后稳定下来。
电流变化的这三个阶段表现了不同的物理现象。
初始瞬间电流是由电介质的弹性极化所决定的，东西极化建立的时间很快，电荷移动迅速，所呈现的电流就很大，持续的时间也很短，这一电流称为电容电流（i C ）。
接着随时间缓慢衰减的电流，是由电介质的夹层极化和松弛极化所引起的，它们建立的时间越长，则这一电流衰减也缓慢，直至松弛极化完成，这一过程称为吸收现象，这个电流称为吸收电流（i a ）。
最后不随时间变化的稳定电流，是由电介质的电导所决定的，称为电导电流（I g ）,它是电介质直流试验时的泄漏电流的同义语。
吸收现象在夹层极化中表现得特别明显。
如发电机和油纸电缆都是多层绝缘，属于夹层极化，吸收电流衰减的时间都很长。
中小型变压器的吸收现象要弱些。
绝缘子是单一的绝缘结构，松弛极化很弱，所以基本上不呈现吸收现象。
由于夹层绝缘的吸收电流随时间变化非常明显，所以在实际测试工作中利用这一特性来判断绝缘的状态。
吸收电流i a 随时间变化规律，用i a =UC X D t n 式中U ：施加电压；C X ：被试品电容；t ：时间；D 、n ：均为常数。
在t 等于零及t 趋近与零时都不适用，但在工程上应用还是可以的。
吸收电流i a 是随时间按冥函数衰减的，如将此式两端取对数，则得lg i a =X UC lg D-n t lg 即吸收电流的对数与时间的对数成一下降直线关系，n 为该直线的斜率。
由于吸收电流随时间变化，适用在测试绝缘电阻和泄漏电流时都要规定时间。
例如在现行电气设备交接和预防性试验的有关标准中，利用60s 及15s 时的绝缘电阻比值（即R60/R15），1min 或10min 的泄漏电流等，作为判断绝缘受潮程度或脏污状况的一个指标。
绝缘受潮或脏污后，泄漏电流增加，吸收现象就不明显了。
（三） 电介质的电容电流好介质损耗前面所述的是电介质在直流电场中的情况。
如把电介质放在交变电场中，电介质也要极化，而且随着电场方向的改变，极化也跟着不断改变它的方向。
对于50hz 的工频交变电场来说，弹性极化完全能够跟上交变电场变化。
当电场从零按正弦规律变到最大值时，极化也从零按正弦规律变到最大，经过半周期后又同样沿负的方向变化。
偶极子随电场变化既然电距是按正弦规律变化，则电流C i 一定按余弦规律变化（C i =dtdI ）。
在0-2π期间，电距I 是增加的，dtdI 为正；在2π时C i 为零；在2π--π期间C i 为负。
因此，电流C i 超前外施电压u 为90°，这就是电介质中的电容电流。
在0-2π期间，电荷移动的方向与电场的方向相同，即电场对移动π--π期间，中的电荷做功，或者说电荷获得动能，相当于“加热”。
当2电场的方向未变，但电荷移动的方向与电场相反，这时电荷反抗电场做功，丧失自己的动能而“冷却”。
在0——π半周中，“加热”和“冷却”正好相等。
，因此电介质中没有损耗。
这就是说，在交变电场中，弹性极化只引起纯电容电流，而不产生损耗。
松弛极化则要产生损耗，这将在电介质损耗一节中讨论。
第二节电介质的电导与性能一、电介质的电导从电导机理来看，电介质的电导可分为离子电导和电子电导。
离子电导时以离子为载流体，而电子电导时以自由电子为载流体。
理想的电介质是不含带电质点的，更没有自由电质。
但实际工程上所用的电介质或多或少总含有一些带电质点（主要是杂质离子），这些离子与电介质分子联系非常弱，甚至成自由状态；有些电介质在电场或外界因素影响下（如紫外线辐射），本身就会离解成正负离子。
它们在电场作用下，沿电场方向移动，形成了电导电流，这就是离子电导。
电介质中的自由离子，则主要是在高电场作用下，离子与电介质分子碰撞、游离激发出来的，这些电子在电场作用下移动，形成电子电导电流。
当电介质中出现电子电导电流时，就表明电介质已经被击穿，因而不能再作绝缘体使用。
因此，一般说电介质的电导都是指离子性电导。
二、电介质的性能(一) 电介质的电导率和电阻率电介质的性能常用电导率γ 或电阻率ρ来表示，电导率为电阻率的倒数，即γ=ρ1。
固体电介质除了通过电介质内部的电导电流I v 外，还有沿介质表面流过的电导电流I g 。
由电介质内部电导电流所决定的电阻，称为体积电阻R v ，其电阻率为v ρ。
由表面电导电流I g 决定的电阻，称为表面电阻R g ，其电阻率为g ρ。
气体和液体电介质只有体积电阻。
体积电阻率，就是在边长1cm 的正方型的电介质中，所测得其两相对面之间的电阻。
设在正极1和负极2间的电介质的厚度为d （cm ），电极截面为S （cm ）。
3为屏蔽电极，利用它可以排除表面电流，以准确测得内部的电导电流I v 。
如测得电介质的体积电阻为R V （Ω），则体积电阻率为v ρ（cm ..Ω）为v ρ= R V *d S 体积电导率就是电阻率的倒数v γ=v ρ1=v R 1*s d =G v s d 式中G v 体积电导。
表明电阻率就是在每边长为l 的正方形表面积上，其两相对边之间量得的电阻。
设电介质表面两级对边之间距离为d （cm ），电极的长度为l （cm ），测得的表面电阻为R s （Ω），则表面电阻率s ρ（Ω）为s ρ= R sd l 。
表面电导率s γ（S ）为表面电阻率的倒数，即s γ=s ρ1*ld =G S *l d 式中G S ：表面电导。
三、气体电介质的电导正常情况下，气体为极好的电介质，电导非常小。
如给气体加以不同的电压，则其电流密度与外施电场强度的关系外施场强低于E2时，气体电介质中的电流仍极小极小。
在极小场强时，气体中的电流密度j大致他外施场强成正比，基本上符合欧姆定律，如j=γE 式中γ：电导率；E：电场强度。
但场强稍微增大时，电流达到饱和状态，不在随外施场强而上升。
这是因为在此阶段电流全取决于外界游离因子（如辐射等）引起的气体电介质电离而出现的带电粒子。
只有当外施场强显著提高，电介质进入电子碰撞游离阶段，如大于E2时，则由于碰撞电离，才使带电粒子急剧增多，即气体电介质已接近击穿了。
E1_E2的饱和段比较宽，气体电介质在工程应用上总是处于饱和条件下，电离密度不随电场强度变化，电导率就没有意义。
又由于气体的电导很小，故只要气体的工作场强低于游离场强，就不考虑气体的电导。
