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电介质物理
第9次开课
开课时间: 2025年02月24日 ~ 2025年07月22日
学时安排: 3-5小时每周
进行至第12周,共22周 已有 184 人参加
立即参加
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课程评价(138)
spContent=电介质是凝聚态物质的一个重要组成部分,是电子元器件的先导和重要物质基础。根据中国电子元器件行业协会相关数据,全世界70%的电子元器件在中国组装为整机,而其中国产元器件只占5-6%。主要原因是我国在该领域基础性、原创性研究薄弱,关键原材料与器件仍然依赖进口,面临许多“卡脖子”难题。 电介质科学是西安交大在国内最早率先开展的,五十年代由陈季丹、刘子玉等老一辈教授在国内率先开设了电介质物理课程,姚熹院士从五十年代中期开始,进行电介质以及铁电材料的研究工作,和张良莹教授等开设了电子科学技术学科的电介质物理课程。 电介质物理入选国家级精品课程。
电介质是凝聚态物质的一个重要组成部分,是电子元器件的先导和重要物质基础。根据中国电子元器件行业协会相关数据,全世界70%的电子元器件在中国组装为整机,而其中国产元器件只占5-6%。主要原因是我国在该领域基础性、原创性研究薄弱,关键原材料与器件仍然依赖进口,面临许多“卡脖子”难题。 电介质科学是西安交大在国内最早率先开展的,五十年代由陈季丹、刘子玉等老一辈教授在国内率先开设了电介质物理课程,姚熹院士从五十年代中期开始,进行电介质以及铁电材料的研究工作,和张良莹教授等开设了电子科学技术学科的电介质物理课程。 电介质物理入选国家级精品课程。
—— 课程团队
课程概述

《电介质物理》是电子工程领域的一门专业基础课。

 

  本课程的主要任务是通过课堂教学、实验教学及实际案例讲解等环节,给学生提供扎实深厚的理论基础,从极化、损耗、电导和击穿四个方面为高电压绝缘技术的发展奠定基础。在此基础上,还从介电、铁电、压电、电致伸缩、热释电效应、电光效应等方面为电子学专业打下坚实的基础;培养学生的创新意识与能力以及分析与解决电子和光电子器件中的复杂工程问题,满足该领域科学研究与技术创新需求;同时具有自主学习能力以及团队合作意识。

授课目标

本课程的主要任务是通过课堂教学、实验教学及实际案例讲解等环节,给学生提供扎实深厚的理论基础,从极化、损耗、电导和击穿四个方面为高电压绝缘技术的发展奠定基础。在此基础上,还从介电、铁电、压电、电致伸缩、热释电效应、电光效应等方面为电子学专业打下坚实的基础;培养学生的创新意识与能力以及分析与解决电子和光电子器件中的复杂工程问题,满足该领域科学研究与技术创新需求;同时具有自主学习能力以及团队合作意识。

课程大纲
静电场中的电介质
课时目标:介绍电介质极化、有效场与极化率的的基本概念,对气态、液态和固态电介质在静电场下的介电响应进行分类讨论。
1.真空中的静电场
2.电偶极子与电场
3.电介质的极化
4.洛伦兹(Lorentz)有效电场与克劳休斯—莫索缔(Clausius-Mossotti)方程
5.昂沙格(Onsager)有效电场
6.电子弹性位移极化
7.离子弹性位移极化
8.偶极子转向极化
9.晶体中的偶极取向极化
10.各类实际电介质的极化和介电常数
变化电场中的电介质
课时目标:介绍瞬时极化和弛豫极化的区别,聚焦德拜弛豫,详细讨论介质在时域、频域的动态响应行为,并对普适弛豫极化和谐振极化进行简单介绍,简要介绍常见的电容器。
1.电介质的极化过程
2.电介质极化的时域响应
3.复介电常数
4.电介质极化的频域响应 Kramers—Kroning 关系式
5. 电介质的等效电路
6. 德拜(Debye)弛豫方程
7. 极化弛豫的微观机制
8.复介电常数 与频率和温度的关系
9.德拜Dedye弛豫理论的偏离和修正
10.电介质的谐振式极化
气体与液体电介质的电导与击穿
课时目标:对气体和液体电介质中的电导过程进行介绍,分析了击穿现象发生的机理和过程。
1.电介质的电荷输运
2.气体的电导和放电
3.液体电介质的电导和击穿
固体电介质的电导与击穿
课时目标:对固体电介质中的电导过程进行介绍,分析了击穿现象发生的机理和过程。
1.固体电介质的电导
2.固体电介质的击穿
晶体的压电性质
课时目标:从各向异性出发,讨论了晶体的对称性及点群,对晶体的弹性、介电和机电耦合张量进行介绍,引出压电方程和压电振子。
1.晶体与压电性
2.晶体的各向异性
3.晶体的机电耦合效应
4. 压电振子
晶体的自发极化与铁电性质
课时目标:对晶体中的自发极化和热释电现象、铁电现象进行简要介绍。
1.自发极化与热释电效应
2.铁电体与电畴
3.电滞回线
4.铁电体的结构相变
5.铁电体的相变热力学
6.反铁电性
七 电介质的光学性质
课时目标:介绍了晶体光学性质及其各向异性,对外界作用、非线性光学进行了简要介绍
1.折射率与双折射
2.热光效应
3.电光效应
4.弹光效应
5.非线性光学效应
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预备知识

必修:大学物理、固体物理,选修:量子力学、热力学与统计物理、半导体物理

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

使用教材:张良莹、姚熹 编著,《电介质物理》,西安交通大学出版社,1991年出版

参考教材:殷之文主编,《电介质物理学(第二版)》,科学出版社,2003年出版


西安交通大学
3 位授课老师
徐卓

徐卓

教授

魏晓勇

魏晓勇

教授

李飞

李飞

教授

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