材料物理性能复习总结
材料物理性能考试复习资料

1. 影响弹性模量的因素包括:原子结构、温度、相变。
2. 随有温度升高弹性模量不一定会下降。
如低碳钢温度一直升到铁素体转变为奥氏体相变点,弹性模量单调下降,但超过相变点,弹性校模量会突然上升,然后又呈单调下降趋势。
这是在由于在相变点因为相变的发生,膨胀系数急剧减小,使得弹性模量突然降低所致。
3. 不同材料的弹性模量差别很大,主要是因为材料具有不同的结合键和键能。
4. 弹性系数Ks 的大小实质上代表了对原子间弹性位移的抵抗力,即原子结合力。
对于一定的材料它是个常数。
弹性系数Ks 和弹性模量E 之间的关系:它们都代表原子之间的结合力。
因为建立的模型不同,没有定量关系。
(☆)5. 材料的断裂强度:a E th /γσ=材料断裂强度的粗略估计:10/E th =σ6. 杜隆-珀替定律局限性:不能说明低温下,热容随温度的降低而减小,在接近绝对零度时,热容按T 的三次方趋近与零的试验结果。
7. 德拜温度意义:① 原子热振动的特征在两个温度区域存在着本质差别,就是由德拜温度θD 来划分这两个温度区域:在低θD 的温度区间,电阻率与温度的5次方成正比。
在高于θD 的温度区间,电阻率与温度成正比。
② 德拜温度------晶体具有的固定特征值。
③ 德拜理论表明:当把热容视为(T/θD )的两数时,对所有的物质都具有相同的关系曲线。
德拜温度表征了热容对温度的依赖性。
本质上,徳拜温度反应物质内部原子间结合力的物理量。
8. 固体材料热膨胀机理:(1) 固体材料的热膨胀本质,归结为点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。
(2) 晶体中各种热缺陷的形成造成局部点阵的畸变和膨胀。
随着温度升高,热缺陷浓度呈指数增加,这方面影响较重要。
9. 导热系数与导温系数的含义:材料最终稳定的温度梯度分布取决于热导率,热导率越高,温度梯度越小;而趋向于稳定的速度,则取决于热扩散率,热扩散率越高,趋向于稳定的速度越快。
即:热导率大,稳定后的温度梯度小,热扩散率大,更快的达到“稳定后的温度梯度”(☆)10. 热稳定性是指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力,故又称为抗热震性。
材料物理性能总复习

材料性能学总复习
3)铁磁性:即使在较弱的磁场内也可以得到极高的磁化强度,而 且当外磁场移去后,仍可保留极强的磁性
铁磁体的磁化率为正值,而且很大,但当外场增大时,由于磁化 强度迅速达到饱和,其磁化率变小 铁磁性物质很强的磁性来自于其很强的内部交换场,自发磁化是 铁磁物质的基本特征 铁磁性物质的铁磁性只在某一温度以下才表现出来,超过这一温 度,由于物质内部热骚动破坏电子自旋磁矩的平行取向,因而自发 磁化强度变为0,铁磁性消失,这一温度称为居里点Te 4)反铁磁性:
材料的热学性能
材料的热学性能是表征材料与热相互 作用行为的一种宏观特性。
热容:在没有相变或化学反应的条件 下,材料温度升高1K所吸收的热量Q。 热膨胀:物体的体积或长度随温度的 升高而增大的现象。 热传导:当固体材料的两端存在温差 时,热量会从热端自动地传向冷端的现象。 材料性能学总复习
2、导电性本质因素
i ni qi i
i i
决定材料导电性好坏的本质因素有两个:
载流子浓度 载流子迁移率
温度、压力等外界条件,以及键合、成分等材料 因素都对载流子数目和载流子迁移率有影响。任何提 高载流子浓度或载流子迁移率的因素,都能提高电导 率,降低电阻率。
材料性能学总复习
•
磁畴:磁性材料中磁化方向一致的小区域
• 磁畴结构:各个磁畴之间彼此取向不同,首尾相接,形成闭 合的磁路,使磁体在空气中的自由静磁能下降为0,对外不显现磁性, 磁畴之间被畴壁隔开,畴壁实质上是相邻磁畴间的过渡层
• 磁畴成因:大量实验证明,磁畴结构的形成是由于这种磁体 为了保持自发磁化的稳定性,必须使强磁体的能量达到最低值,因而 就分裂成无数微小的磁畴 • 磁畴影响因素:畴壁的厚度取决于交换能和磁结晶各向异性 能平衡的结果,实际材料中的畴结构,受到材料的尺寸、晶界、第二 相、应力、掺杂、缺陷等的显著影响,使畴结构复杂化
材料物理性能复习资料整理

材料在外力作用下发生形状和尺寸的变化,称为形变。
材料承受外力作用、抵抗变形的能力及其破坏规律,称为材料的力学性能或机械性能。
材料在单位面积上所受的附加内力称为应力。
法向应力导致材料伸长或缩短,而剪切应力引起材料的切向畸变。
应变是用来表征材料在受力时内部各质点之间的相对位移。
对于各向同性材料,有三种基本类型的应变:拉伸应变ε,剪切应变γ和压缩应变Δ。
若材料受力前的面积为A0,则σ0=F/A0称为名义应力。
若材料受力后面积为A,则σT=F/A称为真实应力。
对于理想的弹性材料,在应力作用下会发生弹性形变,其应力与应变关系服从胡克(Hook)定律(σ=Eε)。
E是弹性模量,又称为弹性刚度。
弹性模量是材料发生单位应变时的应力,它表征材料抵抗形变能力(即刚度)的大小。
E越大,越不容易变形,表示材料刚度越大。
弹性模量是原子间结合强度的标志之一。
泊松比:在拉伸试验时,材料横向单位面积的减少与纵向单位长度的增加之比值。
粘性形变是指粘性物体在剪切应力作用下发生不可逆的流动形变,该形变随时间增加而增大。
材料在外应力去除后仍保持部分应变的特性称为塑性。
材料发生塑性形变而不发生断裂的能力称为延展性。
在足够大的剪切应力τ作用下或温度T较高时,材料中的晶体部分会沿着最易滑移的系统在晶粒内部发生位错滑移,宏观上表现为材料的塑性形变。
滑移和孪晶:晶体塑性形变两种基本形式。
蠕变是在恒定的应力σ作用下材料的应变ε随时间增加而逐渐增大的现象。
位错蠕变理论:在低温下受到阻碍而难以发生运动的位错,在高温下由于热运动增大了原子的能量,使得位错能克服阻碍发生运动而导致材料的蠕变。
扩散蠕变理论:材料在高温下的蠕变现象与晶体中的扩散现象类似,蠕变过程是在应力作用下空位沿应力作用方向(或晶粒沿相反方向)扩散的一种形式。
晶界蠕变理论:多晶陶瓷材料由于存在大量晶界,当晶界位相差大时,可把晶界看成是非晶体,在温度较高时,晶界粘度迅速下降,应力使得晶界发生粘性流动而导致蠕变。
材料物理性能复习重点

1.热容:热容是使材料温度升高1K所需的热量。
公式为C=ΔQ/ΔT=dQ/dT (J/K);它反映材料从周围环境中吸收热量的能力,与材料的质量、组成、过程、温度有关。
在加热过程中过程不同分为定容热容和定压热容。
2.比热容:质量为1kg的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1K所需的热量称为比热容每个物质中有两种比热容,其中c p>c v,c v不能直接测得。
3.摩尔热容:1mol的物质在没有相变或化学反应条件下升高1K所需的能量称为摩尔热容,用Cm表示,单位为J/(mol·K)4.热容的微观物理本质:材料的各种性能(包括热容)的物理本质均与晶格热振动有关。
5.热容的实验规律:1.对于金属:2.对于无机材料(了解)1.符合德拜热容理论,但是德拜温度不同,它取决于键的强度、材料的弹性模量、熔点等。
2.对于绝大多数氧化物,碳化物,摩尔热容都是从低温时一个最低值增到到1273K左右近似于3R,温度进一步升高,摩尔热容基本没有任何变化。
3.相变时会发生摩尔热容的突变4.固体材料单位体积热容与气孔率有关,多孔材料质量越小,热容越小。
因此提高轻质隔热砖的温度所需要的热量远低于致密度的耐火砖所需的热量。
6.经典理论传统理论不能解决低温下Cv的变化,低温下热容随温度的下降而降低而下降,当温度接近0K时热容趋向于07.量子理论1.爱因斯坦模型三个假设:1.谐振子能量量子化2.每个原子是一个独立的谐振子3.所有原子都以相同的频率振动。
爱因斯坦温度:爱因斯坦模型在T >> θE 时,Cv,m=3R,与实验相符合,在低温下,T当T << θE时Cv,m比实验更快趋于0,在T趋于0时,Cv,m也趋于零。
爱因斯坦模型不足之处在于:爱因斯坦模型假定原子振动不相关,且以相同频率振动,而实际晶体中,各原子的振动不是彼此独立地以同样的频率振动,而是原子间有耦合作用,点阵波的频率也有差异。
温度低尤为明显2.德拜模型德拜在爱因斯坦的基础上,考虑了晶体间的相互作用力,原子间的作用力遵从胡克定律,固体热容应是原子的各种频率振动贡献的总和。
材料物理性能复习总结

材料物理性能复习总结第一章电学性能1.1 材料的导电性,ρ称为电阻率或比电阻,只与材料特性有关,而与导体的几何尺寸无关,是评定材料导电性的基本参数。
ρ的倒数σ称为电导率。
一、金属导电理论1、经典自由电子理论在金属晶体中,正离子构成了晶体点阵,并形成一个均匀的电场,价电子是完全自由的,称为自由电子,它们弥散分布于整个点阵之中,就像气体分子充满整个容器一样,因此又称为“电子气”。
它们的运动遵循理想气体的运动规律,自由电子之间及它们与正离子之间的相互作用类似于机械碰撞。
当对金属施加外电场时,自由电子沿电场方向作定向加速运动,从而形成了电流。
在自由电子定向运动过程中,要不断与正离子发生碰撞,使电子受阻,这就是产生电阻的原因。
2、量子自由电子理论金属中正离子形成的电场是均匀的,价电子与离子间没有相互作用,可以在整个金属中自由运动。
但金属中每个原子的内层电子基本保持着单个原子时的能量状态,而所有价电子却按量子化规律具有不同的能量状态,即具有不同的能级。
0K时电子所具有最高能态称为费密能E F。
不是所有的自由电子都参与导电,只有处于高能态的自由电子才参与导电。
另外,电子波在传播的过程中被离子点阵散射,然后相互干涉而形成电阻。
马基申定则:,总的电阻包括金属的基本电阻和溶质(杂质)浓度引起的电阻(与温度无关);从马基申定则可以看出,在高温时金属的电阻基本取决于,而在低温时则决定于残余电阻。
3、能带理论能带:由于电子能级间隙很小,所以能级的分布可看成是准连续的,称为能带。
图1-1(a)、(b)、(c),如果允带内的能级未被填满,允带之间没有禁带或允带相互重叠,在外电场的作用下电子很容易从一个能级转到另一个能级上去而产生电流,具有这种能带结构的材料就是导体。
图1-1(d),若一个满带上面相邻的是一个较宽的禁带,由于满带中的电子没电学特性:(1) 本征激发成对地产生自由电子和空穴,所以自由电子浓度与空穴浓度相等,都是等于本征载流子的浓度n i;(2) 禁带宽度E g越大,载流子浓度n i越小;(3) 温度升高时载流子浓度n i增大;(4) 载流子浓度n i与原子密度相比是极小的,所以本征半导体的导电能力很微弱。
材料物理性能复习重点-图文

材料物理性能复习重点-图文第二章非组织敏感:弹性模量,热膨胀系数,居里点(成分)组织敏感性:内耗,电阻率,磁导率(成分及组织)相对电导率:IACS%定义:把国际标准纯软铜(在室温20度,电阻率为0.01724.mm2/m)的电导率作为100%,其它导体材料的电导率与之相比的百分数即为该导体材料的相对电导率。
载流子:电荷的载体(电子,空穴,正离子,负离子)物体的导电现象的微观本质是:载流子在电场作用下的定向迁移迁移数t某,也称输运数(tranferencenumber)定义为:某t某T式中:σT为各种载流子输运电荷形成的总电导率σ某表示某种载流子输运电荷的电导率t某的意义:是某一种载流子输运电荷占全部电导率的分数表示。
载流子与导电性能的关系:因素:单位体积中可移动的带电粒子数量N每个载流子的电荷量q载流子的迁移率μ迁移率:受到外加电场作用时,材料中的载流子移动的难易程度令μ=v/E,并定义其为载流子的迁移率。
其物理意义为载流子在单位电场中的迁移速度。
σ=Nqμ迁移率的影响因素:1.温度越高,平均碰撞间隔时间t越小,迁移率越小2.晶体缺陷越多,………………电子的平均自由程n为电子的密度2金属导电机制:载流子为自由电子。
经典理论:所有自由电子都对导电做出贡献。
所以有n为电子的平均速度m为电子的质量量子理论,两点基本改进:nef表示单位体积内实际参加热传导的电子数,即费米面能级附近参加电传导的电子数m某为电子的有效质量,考虑晶体点阵对电场作用的结果2eff某f实际导电的载流子为费米面附近的自由电子!nelmvnelmv产生电阻的根本原因:当电子波通过一个理想晶体点阵时(0K),它将不受散射;只有在晶体点阵完整性遭到破坏的地方,电子波才会受到散射(不相干散射)。
理想晶体中晶体点阵的周期性受到破坏时,才产生阻碍电子运动的条件。
(1)晶格热振动(温度引起的离子运动振幅的变化)(2)杂质的引入,位错及点缺陷在电子电导的材料中,电子与点阵的非弹性碰撞引起电子波的散射是电子运动受阻的本质原因。
材料物理性能期末复习考点

材料物理性能期末复习考点
1.力学性能
-弹性模量:描述材料在受力后能恢复原状的能力。
-抗拉强度和屈服强度:材料在受拉力作用下能够承受的最大应力。
-强度和硬度:表示材料对外界力量的抵抗能力。
-延展性和韧性:描述材料在受力下发生塑性变形时的能力。
-蠕变:材料在长期静态载荷下发生塑性变形的现象。
2.电学性能
-电导率:描述材料导电的能力。
-电阻率:描述材料导电困难程度的量。
-介电常数和介电损耗:材料在电场中储存和散失电能的能力。
-铁电性和压电性:描述材料在外加电场或机械压力下产生极化效应的能力。
-半导体性能:半导体材料的导电性能受温度、光照等因素的影响。
3.热学性能
-热导率:描述材料传热能力的指标。
-线热膨胀系数:描述材料在温度变化下线膨胀或收缩的程度。
-热膨胀系数:描述材料在温度变化下体积膨胀或收缩的程度。
-比热容:描述单位质量材料在温度变化下吸收或释放热能的能力。
-崩裂温度:材料在受热时失去结构稳定性的温度。
4.光学性能
-折射率:描述光在材料中传播速度的比值。
-透射率和反射率:描述光在材料中透过或反射的比例。
-吸收率:光在材料中被吸收而转化为热能的比例。
-发光性能:描述材料能否发光以及发光的颜色和亮度。
-线性和非线性光学效应:描述材料在光场中的响应特性。
以上是材料物理性能期末复习的一些考点,希望能帮助到你。
但需要注意的是,这只是一部分重点,你还需要结合教材和课堂笔记,全面复习和理解这些概念和原理。
祝你考试顺利!。
材料物理性能(总结)

一章1、原子间的键合类型有几种?(P1)金属键、离子键、共价键、分子键和氢键2、什么是微观粒子的波粒二象性?(P1)光子这种微观粒子表现出双重性质——波动性和粒子性,这种现象叫做波粒二象性。
3、什么是色散关系?什么是声子?声子的性质?(P20、P25)将频率和波矢的关系叫做色散关系。
声子就是晶格振动中的独立简谐振子的能量量子。
性质:(1)声子的粒子性:声子和光子相似,光子是电磁波的能量量子,电磁波可以认为是光子流,光子携带电磁波的能量和动量。
(2)声子的准粒子性:准粒子性的具体表现:声子的动量不确定,波矢改变一个周期或倍数,代表同一振动状态,所以不是真正的动量。
4、声子概念的意义?(P25)(1)可以将格波雨物质的相互作用过程理解为,声子和物质的碰撞过程,使问题大大简化,得出的结论也正确。
(2)利用声子的性质可以确定晶格振动谱。
5、简述高聚物分子运动的特点。
(P29)(1)运动单元的多重性(2)分子运动时间的依赖性(3)分子运动的温度依赖性6、影响高聚物玻璃化温度的因素(P33)(1)分子链结构的影响(2)分子量的影响(3)增塑剂的影响(4)外界条件的影响7、影响高聚物流动温度的因素(P39)(1) 分子量(2)分子间作用力(3)外力8、线性非晶高聚物的力学状态?(P29)二章1、材料的热学性能的内容。
(P41)材料的热学性能包括热容、热膨胀、热传导、热稳定性、熔化和升华等。
2、什么是热容?(P42)什么是杜隆-柏替定律和奈曼-柯普定律(P43)热容是分子或原子热运动的能量随温度而变化的物理量,其定义是物体温度升高1K所需要增加的能量。
杜隆-珀替定律:恒压下元素的原子热容为25J/(k·mol);奈曼-柯普定律:化合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之和。
3、试述线膨胀系数与体膨胀系数的关系。
(P50)4、请分析热膨胀与其他性能的关系。
(P49)5、影响材料热膨胀系数的因素。
(P50)(1)化学组成、相和结构的影响(2)化学键的影响(3)相变的影响6、简述影响热导率的因素。
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第一章电学性能1.1 材料的导电性R=ρL,ρ称为电阻率或比电阻,只与材料特性有关,而与导体的几何尺寸S无关,是评定材料导电性的基本参数。
ρ的倒数σ称为电导率。
一、金属导电理论1、经典自由电子理论在金属晶体中,正离子构成了晶体点阵,并形成一个均匀的电场,价电子是完全自由的,称为自由电子,它们弥散分布于整个点阵之中,就像气体分子充满整个容器一样,因此又称为“电子气”。
它们的运动遵循理想气体的运动规律,自由电子之间及它们与正离子之间的相互作用类似于机械碰撞。
当对金属施加外电场时,自由电子沿电场方向作定向加速运动,从而形成了电流。
在自由电子定向运动过程中,要不断与正离子发生碰撞,使电子受阻,这就是产生电阻的原因。
2、量子自由电子理论金属中正离子形成的电场是均匀的,价电子与离子间没有相互作用,可以在整个金属中自由运动。
但金属中每个原子的内层电子基本保持着单个原子时的能量状态,而所有价电子却按量子化规律具有不同的能量状态,即具有不同的能级。
0K时电子所具有最高能态称为费密能E F。
不是所有的自由电子都参与导电,只有处于高能态的自由电子才参与导电。
另外,电子波在传播的过程中被离子点阵散射,然后相互干涉而形成电阻。
马基申定则:ρ=ρ(T)+ρ´,总的电阻包括金属的基本电阻和溶质(杂质)浓度引起的电阻(与温度无关);从马基申定则可以看出,在高温时金属的电阻基本取决于ρ(T),而在低温时则决定于残余电阻ρ´。
3、能带理论能带:由于电子能级间隙很小,所以能级的分布可看成是准连续的,称为能带。
图1-1(a)、(b)、(c),如果允带内的能级未被填满,允带之间没有禁带或允带相互重叠,在外电场的作用下电子很容易从一个能级转到另一个能级上去而产生电流,具有这种能带结构的材料就是导体。
图1-1(d),若一个满带上面相邻的是一个较宽的禁带,由于满带中的电子没有活动的余地,即便是禁带上面的能带完全是空的,在外电场作用下电子也很难跳过禁带,具有这种能带结构的材料是绝缘体。
图1-1(e),半导体的能带结构与绝缘体相同,所不同的是它的禁带比较窄,电子跳过禁带不像绝缘体那么困难,满带中的电子受热振动等因素的影响,能被激发跳过禁带而进入上面的空带,在外电场作用下空带中的自由电子产生电流。
图1-1 能带填充情况示意图(a)、(b)、(c)金属;(d)绝缘体;(e)半导体温度对材料导电性的影响:温度升高使离子振动加剧,热振动振幅加大,原子的无序度增加,周期势场的涨落也加大,这些因素都使电子运动的自由程减小,散射几率增加而导致电阻率增大。
二、无机非金属导电机理电导:材料在电场作用下产生漏电电流。
载流子:对材料来说,只要有电流就意味着有带点粒子的定向运动,这些带点粒子称为载流子。
金属材料电导的载流子是自由电子;无机非金属材料电导的载流子可以是电子、电子空穴,或离子、离子空位。
载流子是电子或电子空穴的电导称为电子式电导,载流子是离子或离子空位的电导称为离子式电导。
本征电导:离子电导源于晶体点阵中基本离子的运动。
杂质电导:离子电导是结合力比较弱的离子运动造成的,这些离子主要是杂质。
1.2 半导体的电学性能一、本征半导体的电学性能本征半导体:纯净的无结构缺陷的半导体单晶。
电学特性:(1) 本征激发成对地产生自由电子和空穴,所以自由电子浓度与空穴浓度相等,都是等于本征载流子的浓度n i;(2) 禁带宽度E g越大,载流子浓度n i越小;(3) 温度升高时载流子浓度n i增大;(4) 载流子浓度n i与原子密度相比是极小的,所以本征半导体的导电能力很微弱。
二、杂质半导体的电学性能1、n型半导体概念:在本征半导体中掺入五价元素的杂质(磷、砷、锑)的半导体。
结构:掺入五价元素后,可以使晶体中的自由电子浓度极大地增加,这是因为五价元素的原子有五个价电子,当它顶替晶格中的一个四价元素的原子时,它的四个价电子与周围的四个硅(或锗)原子以共价键相结合后,还余下了一个价电子变成多余的。
多子:在n型半导体中,自由电子的浓度大(1.5*1014cm-3),故自由电子称为多数载流子,简称多子。
少子:n型半导体中的空穴称为少数载流子,简称少子。
在电场作用下,n型半导体中的电流主要由多数载流子——自由电子产生,也就是说,它是以电子电导为主。
2、p型半导体概念:在本征半导体中掺入三价元素(硼、铝、镓、铟)的杂质半导体。
结构:三价元素的原子只有三个价电子,当它顶替晶格中的一个四价元素原子,并与周围的四个硅(或锗)原子组成四个共价键时,必然缺少一个价电子,形成一个空位置。
在电场作用下,p型半导体中的电流主要由多数载流子——空穴产生,即它是以空穴导电为主。
3、杂质半导体的特点(1) 掺杂浓度与原子密度相比虽然很微小,但是却能使载流子浓度极大地提高,因而导电能力也显著地增强,掺杂浓度越大,其导电能力也越强。
(2) 掺杂只是使一种载流子的浓度增加,因此杂质半导体主要靠多子导电。
当掺入五价元素时,主要靠自由电子导电;当掺入三价元素时,主要靠空穴导电。
三、金属和半导体的电阻随温度变化规律不同点阵振动的声子散射:由于点阵振动使原子间距发生变化而偏离理想周期排列,引起禁带宽度的空间起伏,从而使载流子的势能随空间变化,导致载流子的散射。
显然,温度越高振动越激烈,对载流子的散射越强,迁移率下降。
电离杂质散射:由于随温度升高载流子热运动速度加大,电离杂质的散射作用也就相对减弱,导致迁移率增加。
1.3 绝缘体的电学性能绝缘体:一般是指电阻率大于1010Ω·m、用来限制电流流动的材料。
评价电介质的主要电学性能指标有介电常数、耐电强度、损耗因素、体电阻率和表面电阻率。
一、电介质的介电常数当极板间为真空时,平板电容器的电容量C与平板的面积S、板间距离d的,C0、ε0分别为真空下的电容和介电常数,ε0=8.85×10−2F∙m.关系为C0=ε0Sd当极板间存在电介质时的介电常数为静态介电常数。
带有电介质的电容C与无电介质(真空)的电容C0之比称为电介质的相对介电常数εr。
极化强度P=ε0(εr−1)E,不仅随外电场强度E升高而增加,而且取决于材料的相对介电系数εr。
复介电常数ε∗=ε´−ε´´,实部ε´=εs cosδ;虚部ε´´=εs sinδ.介电强度:当施加于电介质上的电场强度或电压增大到一定程度时,电介质就由介电状态变为导电状态,这一突变现象称为电介质的击穿,发生击穿时的电场强度即为介电强度。
二、电介质的极化电介质按其分子中正负电荷的分布状况可以分为中性电介质、偶极电介质和离子型电介质。
极化:电介质在电场的作用下,其内部的束缚电荷所发生的弹性唯一现象和偶极子的取向(正端转向电场负极、负端转向电场正极)现象。
介质极化的基本形式(1) 电子式极化:在电场作用下,构成介质原子的电子云中心与原子核发生相对位移,形成感应电偶极矩而使介质极化的现象。
电子位移极化的形成过程很快,外电场消失后会立即恢复原状,不消耗任何能量。
(2) 离子式极化:在离子晶体中,除离子中的电子要产生位移极化外,处于点阵结点上的正负离子也要在电场作用下发生相对位移而引起极化。
(3) 偶极子极化:偶极分子在无外电场时就有一定的电偶极矩p,当有外电场时,由于偶极子要受到转矩的作用,有沿外电场方向排列的趋势,因而呈现宏观电偶极矩,形成极化。
(4) 空间电荷极化:在一部分电介质中存在着可移动的离子,在外电场作用下,正离子将向负电极侧移动并积累,而负离子将向正电极侧移动并积累。
三、电介质的介电损耗介质损耗:电介质在电场作用下,在单位时间内因发热而消耗的能量。
漏导电流:在外电场的作用下,总有一些带电粒子会发生移动而引起微弱的电流,这种微小电流称为漏导电流。
漏导损耗:漏导电流流经介质时使介质发热而消耗了电能,这种因电导而引起的介质损耗称为漏导损耗。
极化损耗:除电子、离子弹性位移极化基本上不消耗能量外,其他缓慢极化(例如松弛极化、空间电荷极化等)在极化缓慢建立的过程中都会因客服阻力而引起能量的损耗,这种损耗一般称为极化损耗。
1.4 超导电性超导电性:在一定的低温条件下材料电阻突然失去的现象。
材料有电阻的状态称为正常态,失去电阻的状态称为超导态,材料由正常状态转变为超导状态的温度称为临界温度。
超导体的三个性能指标:完全导电性、完全抗磁性和通量量子化。
评价超导体的三个性能指标:临界转变温度T c、临界磁场强度H c、临界电流密度J c。
临界磁场强度:破幻超导态的最小磁场。
临界电流密度:保持超导态的最大输入电流。
超导现象的物理本质:超导现象产生的原因是由于超导体中的电子在超导态时电子之间存在着特殊的吸引力,而不是正常态时电子之间的静电斥力。
这种特殊吸引力使电子双双结成电子对,电子对在材料中规则地运动时,如果碰到物理缺陷、化学缺陷或热缺陷,而这种缺陷所给予电子的能量变化又不足以使“电子对”破坏,则此“电子对”将不损耗能量,即在缺陷处电子不发生散射而无障碍地通过,这时电子运动的非对称分布状态将继续下去。
第二章磁学性能1.1 磁性基本量及磁性分类一、磁化现象和磁性的基本量磁化:任何物质处于磁场中,均会使其所占的空间的磁场发生变化,这是由于磁场的作用使物质表现出一定的磁性,这种现象称为磁化。
磁化强度M:单位体积的磁矩。
磁化率χ:磁化强度M与磁场强度H之比,表征磁介质属性的物理量。
磁导率μ:磁感应强度B与磁场强度H之比,表征磁介质磁性的物理量。
磁感应强度B:通过垂直于磁场方向单位面积的磁力线数称为磁感应强度。
二、物质磁性的分类图2-1 五类磁体的磁化曲线示意图(1) 抗磁体:磁化率为很小的负数,它们在磁场中受微弱斥力,金属约有一半简单金属是抗磁体。
(2) 顺磁体:磁化率为正值,它们在磁场中受微弱吸力。
(3) 铁磁体:在较弱的磁场作用下,就能产生很大的磁化强度,磁化率是很大的正数,且M或B与外磁场强度H呈非线性关系变化。
铁磁体在温度高于某临近温度后变成顺磁体,此临近温度称为居里温度或居里点。
(4) 亚铁磁体:类似于铁磁体,但磁化率没有铁磁体那么大。
(5) 反铁磁体:磁化率是很小的正数,在温度低于某温度时,它的磁化率随温度升高而增大,高于这个温度,其行为像顺磁体。
三、磁化曲线和磁滞回线饱和磁化强度M s:随磁化场的增加,磁感应强度B开始时增加较缓慢,然后迅速地增加,再缓慢地增加,最后当磁场强度达到H s时,磁化至饱和,此时的磁化强度称为饱和磁化强度,对应的磁感应强度称为饱和磁感应强度B s图2-2 铁的磁滞回线磁滞:铁磁材料从退磁状态被磁化至饱和的技术磁化过程中存在着不可逆过程,即从饱和磁化状态降低磁场H时,磁感应强度B将不沿着原磁化曲线下降而是沿bc缓慢下降,这种现象称为“磁滞”。