介质的电极化率

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介质的电极化率

在电磁学里,电介质因响应外电场的施加而极化的程度,可以用电极化率(electric susceptibility,)来衡量。电极化率又可以用来计算物质的电容率。因此,电极化率会影响这物质内各种其它可能发生的现象,像电容器的电容、光波传播于物质内部的光速等等。

描述电介质极化性质的物理量。一个无量纲的纯数。有些电介质的P和E 呈现出复杂的非线性关系,类似于磁滞回线,称为电滞回线,这种性质称为铁电性,如酒石酸钾钠,钛酸钡等铁电体。铁电性一般只存在于一定温度范围内,当温度超过临界的居里温度时,铁电性随之消失。有些晶体材料如水晶等的极化各向异性,P 和 E 的关系很复杂,其电极化率是一个二阶张量。用符号χe表示,χe与相对电容率εr的关系为εr=1+χe。

一般而言,物质无法为了要响应一个含时外电场的变化而瞬时地电极化。因此,更广义的表述必须将时间纳入考量:那就是,电极化是先前时间的电场与含时电极化率的折积。假设每当时,,则这积分的上限可以延伸至无穷大:瞬时的响应对应于狄拉克δ函数电极化率。

对于一个线性系统,可以简单地做一个傅里叶变换,将这关系式写为频率的函数:这结果是折积定理的一个范例。

电极化率的相依于频率导致电容率的相依于频率。电极化率

随着频率而变化的曲线的样子描绘出物质的色散性质。

更加地,由于因果关系,电极化只能相依于先前时间的电场(也就是说,每当时,设定)。这事实迫使电极化率必须遵守克拉莫-克若尼约束。

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