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1、电介质对静电场的影响和电晕现象74-3 10707040333 袁珩洲摘要：电介质对电场的影响以及相对电容率/，叫做电介质的相对电容率，电介质的极化的浅析，和日常生活中的电晕现象，如在潮湿或阴雨天的日子，高压电线附近，常可见有淡蓝色辉光放电现象，这种称为电晕现象。关键词：电容率，极化现象，高斯定理，电晕现象。正文： 在第五章静电场【1】中学习了有关电场的知识，了解到了库仑定律和真空中的静电场产生的电场强度，但在实际生活中，几乎所有的静电场都有电介质和导体，而且在静电的应用中也要涉及导体和电介质对电场的影响。我讲在本论文中简单讨论电介质对静电场的影响。静电场与物质的相互作用，既表现在静电场对物质
2、的影响，也表现在物质对静电场的影响。一 电介质对电场的影响以及相对电容率。在第五章5-4节中可知【1】，真空中，无限打的均匀带有电荷面密度分别为+和-的平行板之间的电场强度为 /【3】,为真空电容率。现在维持两板上的电荷密度不变，而在两板之间充满均匀的各向同性电介质。从实验测得电场强度E的值仅为真空时的电场强度E的1/倍，即E= E/ , 叫做电介质的相对电容率。相对电容率与真空电容率的乘积=就叫做电容率【3】。二 电介质的极化.从物质的微观结构上看，因为金属中存在自由电子，它们在外电场的作用下课在金属中作定向的运动；在构成的电介质的分子中，电子和原子核结合得较为紧密，电子处于束缚状态，所以，
3、在电介质中几乎不存在自由电子或正离子。当把电介质放到外电场中时，电介质的电子等带电粒子，也只能在电场力的作用下做微观的相对位移。只有在击穿的境况下，电介质的一些电子才被解除束缚而做宏观的定向运动，使电介质丧失绝缘性，这就是电介质和导体在电学性能上的主要区别。 而电介质又分无极分子和有极分子，在静电场中，虽然不同的电介质的微观机理不同，但是在宏观上，都表现在电介质的表面有极化的电荷，在这里不对它们的内部结构进行讨论。总之，在外电场的作用下介质表面产生极化电荷的现象叫做电介质极化现象【1】.三 有电介质时的高斯定理在第五章中，我们学习了电场强度通量的高斯定理，那时候因为考虑的是真空中情况，因此有=
4、，【1】然而在有电介质的情况下就要考虑相对电容率了，由此引出了电位移，有, D=,D称为电位移。在电场放入电介质以后，电介质中电场强度的分布既和自由电荷分布有关，又和极化电荷有关，而极化电荷是很复杂的。现在引入电位移这一物理量，电介质的高斯定理就只和自由电荷有关了。这大大的简化了分析的难度。 四 电晕现象。在潮湿或阴雨天的日子，高压电线附近，常可见有淡蓝色辉光放电现象，这种称为电晕现象【1】，在日常生活中，如电机工作时也能产生电晕现象，电晕现象是高压电机运行过程中经常发生的一种不良现，某热电厂发电机(12 MW)自1988年投人运行以来，一直很稳定。在第一、第二两个大修期，电气试验的各项参数均
5、符合规程要求。但在2001年12月份，发电机在正常运行时，其线圈的测温元件出现感应电压，达200 V左右，经分析，这一现象可能是线圈出现电晕放电所致【2】。在2002年4月发电机的第三个大修期，当定子线圈 相进行交流耐压试验时，电压加至4 000 V 左右，发现汽侧铁芯槽口与线圈之问有电晕火花。经详细检查，发现第六槽槽口铁芯与线棒之问有白色粉末物质，这一物质正是电晕现象所产生的。出现感应电压的测温元件也正是在六槽的上下线棒间。因此，说明电 机在运行时，定子线圈已出现电晕现象。参考文献：【1】物理学（第五版）上册，东南大学等七所工科院校编 高等教育出版社 2006.7马文蔚编 P202-210 【2】发电机电晕现象分析及处理 (辽宁工程程技术大学) 仲伟堂，丛喜宾 2 0 0 3年2月 【3】普通物理学 高等教育出版社 2007.5 第9章电介质及其极化 程守洙 江之水
