第一篇：復(fù)旦大學(xué)材料物理第13課

第13課

電介質(zhì)材料的介電特性

材料介電特性源自在電場作用下電子、原子、離子的位移。顯然材料不同的結(jié)構(gòu)，這些位移以及由此而引起的介電性質(zhì)也不相同。特別在晶體材料中由于晶體不同的對(duì)稱性使電場—位移之間從而使晶體介電性質(zhì)也表現(xiàn)為時(shí)空特性。為了弄清這些關(guān)系，我們先將材料的介電特性作簡單的介紹。

電介質(zhì)材料的靜態(tài)介電常數(shù)

在電場作用下，電介質(zhì)是以正負(fù)電荷重心不重臺(tái)的電極化方式來傳遞并記錄電影響的。從微觀上看，電極化是由于組成介質(zhì)的原子(或離子)中的電子殼層在電場作用下發(fā)生畸變，以及由于正負(fù)離子的相對(duì)位移而出現(xiàn)感應(yīng)電矩。此外還可能是由于分子(或原胞)中不對(duì)稱性所引起的固有電矩，在外電場作用下，趨于轉(zhuǎn)至和場平行方向而發(fā)生的。介電常數(shù)是綜合反映介質(zhì)內(nèi)部電極化行為的一個(gè)主要的宏觀物理量。但當(dāng)外加的高頻電場作用時(shí)，電極化的某些微觀過程(例如電矩的轉(zhuǎn)向過程)未必追隨得上。所以首先討論靜態(tài)介電常數(shù)，以便概括電極化的各種微觀過程。這對(duì)于了解鐵電體的性質(zhì)是有益的。

設(shè)想在平行電容器的兩板上(見圖10．1．1)，充以一定的電荷，當(dāng)兩板間存在電介質(zhì)時(shí)，兩板的電位差總是比沒有電介質(zhì)存在(真空)時(shí)低。這是由于介質(zhì)的電極化，在表面上出現(xiàn)有感應(yīng)電荷。部分地屏蔽了板上自由電荷所產(chǎn)生的靜電場之故。

【以下部分主要來自熊兆賢《材料物理導(dǎo)論》】 許多電導(dǎo)率?很低的材料【實(shí)際上是絕緣材料】，在電場作用下會(huì)沿電場方向產(chǎn)生電偶極矩?，在靠近電極的材科表面會(huì)產(chǎn)生束縛電荷，這種材料稱為介電體或簡稱為電介質(zhì)，這種現(xiàn)象稱為電介質(zhì)的極化，極化強(qiáng)度P定義為電介質(zhì)單位體積?V內(nèi)電偶極矩的向量和，即

P??? ?V從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的原子或分子水平來分析電介質(zhì)在電場中的極化現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)把電介質(zhì)看作是在真空中帶電質(zhì)點(diǎn)的集合。根據(jù)構(gòu)成物質(zhì)的分子中正、負(fù)電荷中心是否重合，而把電介質(zhì)分成兩類：極性電介質(zhì)(不重合時(shí))、非極性電介質(zhì)(重合時(shí))。

真空中的電位移矢量D??0E0，其中E0代表沒有介質(zhì)時(shí)兩板間的靜電場。而?0表示自由空間的介電常數(shù)。當(dāng)兩板間充以均勻電介質(zhì)時(shí)，電位移矢量（?：材料的介電常數(shù)）

D??0?E0

下面推導(dǎo)介電體的宏觀參數(shù)(?,E)與其分子微觀參數(shù)(???,Ei)的關(guān)系式。如圖3．8所示，設(shè)外加電場E方向與x軸平行，在無限大均勻介質(zhì)中取一體積元?V??x?y?z，當(dāng)此體積元?V未取出時(shí)，介質(zhì)中各點(diǎn)的電場強(qiáng)度E處處相等；而假設(shè)從介質(zhì)中取出?V后空腔內(nèi)和空腔外的電場強(qiáng)度E'和E“相等，且等于?V末取走時(shí)的E，即

E'=E”=E

(3-91)或表為 D'?0?D“?0??D?0?

(3-92)式中，D'、D”和D對(duì)應(yīng)為E',E“,E處的電感應(yīng)強(qiáng)度，?為介質(zhì)的介電常數(shù)。根據(jù)“高斯定理”，空腔兩面各分布正、負(fù)電荷量為(D”?D')?y?z，則單位體積元中介質(zhì)的電偶極矩P為

P?由于D“=?0?E,(D”?D')?y?z?x?D“?D'

?V

(3-93)D'=?0E，故有

P??0(??1)E

(3-94)由定義可看出極化強(qiáng)度P又可表為

P?N????Ei

(3-95)式中，?為介質(zhì)中每個(gè)分子在電場作用下的感應(yīng)偶極矩，N為單位體積元中的分子數(shù)，?為分子極化率，Ei為作用于分子的電場強(qiáng)度。由此有

??1?N?Ei ?0E

(3-97)此式即為克勞修斯方程。

介電材料的分子極化機(jī)理有三類：

(1)電子極化：指在外電場作用下，構(gòu)成原子或離子外圍的電子云相對(duì)原子核發(fā)生位移形成的極化。建立或消除電子極化時(shí)間極短，約為10?15~10?16s。由電子極化產(chǎn)生的偶極矩與作用于該分子的電場強(qiáng)度之比值，稱為“電子極化率”?？梢郧蟪鲭娮訕O化率?e為

?e?4??0a3

(3-101)其中a是原子半徑。由于原子中的電子分布與溫度無關(guān)，因此電子極化率與溫度無關(guān)，實(shí)際測定也證明了這點(diǎn)。

離子的電子極化率很重要，并且負(fù)離子的極化率一般比正離子大，由表10.1.1可見，02的電子極化率很大，－故許多含02的物質(zhì)都具有較大的介電系數(shù)。

(2)離子極化：指在外電場作用下，構(gòu)成分子的離子發(fā)生相對(duì)位移而形成的極化，離子極化建立和消除時(shí)

－間很短，與離子在晶格振動(dòng)的周期有相同數(shù)量級(jí)，約為10?12~10?13s。離子極化率?i可表為：

q2 ?i?2dE2dx

(3-107)其中q是離子電量，E(x)是離子晶體的勢(shì)能。因此只要知道E(x)的表達(dá)式，即可求出離子極化率?i。具體而言，對(duì)于NaCl晶體，其離子極化率可表為

a3 ?i?4??00.58(n?1)a：氯化鈉的晶胞參數(shù)；n?7~11。離子極化率與電子極化率有相同的量級(jí)，約為10?40(F?m2)。

(3)偶極子轉(zhuǎn)向極化：指極性介電材料的分子偶極矩在外電場作用下，沿外電場方向轉(zhuǎn)向而產(chǎn)生宏觀偶極矩的極化。由于分子的熱運(yùn)動(dòng)，在無外加電場時(shí)，極性分子的偶極矩方向是任意的，而有外加電場時(shí)偶極于受到外電場Ei的作用，沿Ei方向取向的分子偶極子增多，每一偶極子在電場中的勢(shì)能為

E???0?Ei???0Eicos?

(3-108)式中，?0為極性分子的固有偶極矩，Ei為作用于極性分子上的電場強(qiáng)度，?為電場強(qiáng)度Ei與偶極矩?0間的夾角。根據(jù)玻爾茲曼統(tǒng)計(jì)分布，可得極性分子在電場方向的平均偶極矩為

?P?這時(shí)偶極子的專項(xiàng)極化率?d為

?02Ei3kT

(3-109)

?d??PEi?2?03kT

(3-110)是溫度的函數(shù)，溫度越高，則分子偶極子的排列受外場的影響越小。

一般而言，介電體的分子極化率顯然等于各種粒子極化率之和，即對(duì)于非極性介電體，其極化率為

???e??i

而對(duì)于極性介電材料，其極化率為

(3-111)(3-112)

???e??i??d

在前面討論的克勞修斯方程(3-95)中，用介電體的微觀參數(shù)(?,N,Ei)來確定介電體的電容率（介電系數(shù)），首先必須確定作用在每個(gè)分子上的有效電場強(qiáng)度Ei，但除了壓力不太大的氣體介電體外，作用在每個(gè)分子上的有效電場Ei并不等于作用于介電體的宏觀平均電場強(qiáng)度E，這里Ei也稱為介電體的內(nèi)電場。

為了確定作用在每個(gè)分子上的有效電場Ei，可用圖3．9所示的模型說明。介電體置于一平板型電容器兩極板間，介電體的平均電場強(qiáng)度是極板上自由電荷作用的結(jié)果，它等于E。設(shè)被研究的介電體的某一分子位于半徑a的圓球中心，其中球半徑a既比分子間距大得多(此時(shí)可把球外介電體分子的作用看作為連續(xù)均勻)，又比極板間距小得多(此時(shí)可把球內(nèi)的不均勻性對(duì)介質(zhì)中電場分布的影響忽略)，則作用于被研究分子的電場強(qiáng)度Ei為

Ei?E+E1+E2

(3-113)式中，E為宏觀平均電場強(qiáng)度，E1為球外分子作用產(chǎn)生的電場強(qiáng)度，E2為球內(nèi)分子作用產(chǎn)生的電場強(qiáng)度。若介質(zhì)中極化強(qiáng)度為P．它與E平行且處處相等，則球表面上的束縛電荷密度為

?1?Pcos?

(3-114)式中，?為P與球表面法線所成的夾角。由此可計(jì)算出球表面束縛電荷在球心(即被研究分子所在點(diǎn))上所產(chǎn)生的電場強(qiáng)度為

'dE1??1dS

24??0a

(3-115)'可分成與外施電場E相平行和相垂直的兩個(gè)分量，其中與E垂直的分量上、下相抵消，其向量和為零，dE1于是有

E1???其中 由此

??1dScos?

24??0a

(3-116)

dS?2?asin?ad?

E1??02?Pcos2?sin?P d??4??03?0P+E2 3?0

(3-117)代入式(3—113)，得作用在被研究分子上的電場強(qiáng)度為

Ei?E+莫索提假設(shè)E2?0，則有矢量形式為

(3-118)Ei?E+式中，Ei?P1?+2?E+??0(??1)E=E

3?03?0

3(3-119)?+23E稱為“莫索提內(nèi)電場”。這個(gè)內(nèi)電場表達(dá)式適用于滿足莫索提假設(shè)(E2?0)的介電體，如對(duì)于非極性介電體或高對(duì)稱性排列的立方點(diǎn)陣離子晶體等適用，而對(duì)于極性液體或固體分子間有強(qiáng)烈相互作用的介質(zhì)不適用！

將此式代入克勞修斯方程(3—97)，則有

N???1? 3?0??2將上式兩邊同乘以介電體的千摩爾體積，得

(3-120)

N?MN0???1M????

3?0?3?0??2?

(3-121)式中，N為單位體積元中的分子數(shù)，N0為阿伏伽德羅常數(shù)，M為千摩爾質(zhì)量，?為介質(zhì)密度(kg/m3)，上式稱為“克勞修斯—莫索提方程”，簡稱為“克—莫方程”。

克—莫方程可用于光頻下的介電體。利用麥克斯韋關(guān)系式：n??(式中n為光在介電體中相對(duì)真空的折射率)，可得

2N0?n2?1M?? 3?0n2?2?

(3-122)上式稱為“洛倫茲方程”或稱“L－L方程”。洛倫茲方程是利用莫索提內(nèi)電場推導(dǎo)而得，因此適用范圍與莫索紹內(nèi)電場相同。

對(duì)于“克—莫方程”(3—121)中的極化率?，只考慮電子極化率和偶極子轉(zhuǎn)向極化率時(shí)，有

2?0??1MN0??(??)??2?3?0e3kT

(3-123)式中心?e為電子極化串，?023kT為偶極子轉(zhuǎn)向極化率，上式稱為“德拜方程”。

材料的電損耗

介電體在恒定電場作用下，從開始極化到穩(wěn)定狀態(tài)需要一定的時(shí)間．電子位移極化和離子位移極化，到達(dá)穩(wěn)態(tài)所需時(shí)間約為10?16~10?12s，相對(duì)無線電頻率(5?1012Hz以下)仍可認(rèn)為是極短的，因此這類極化又稱為“瞬時(shí)位移極化”，這類極化建立的時(shí)間可以忽略不計(jì)，而偶極子轉(zhuǎn)向極化和熱離子極化，到達(dá)極化的時(shí)間較長(10?10s以上)，因此這類極化又稱為“松弛（馳豫）極化”。則介電體的極化程度嚴(yán)可寫成

P?P??P?

(3-126)式中，P?為位移極化強(qiáng)度，P?為松弛極化強(qiáng)度。對(duì)應(yīng)于介質(zhì)的極化過程，把由該介質(zhì)制成的平板電容器接上外電器時(shí)，可測得極化過程的電流隨時(shí)間的變化曲線(如圖3．11所示)。由于實(shí)際介質(zhì)電導(dǎo)率并不為零，則介質(zhì)中包括三部分電流：由幾何電容的充電和位移極化引起的瞬時(shí)電流、由松弛極化引起的吸收電流和由電導(dǎo)引起的剩余電流。吸收電流也是介質(zhì)在交變電壓作用下引起介質(zhì)損耗的重要來源，而剩余電流使介質(zhì)產(chǎn)生電導(dǎo)損耗。在交變電場作用下，可推導(dǎo)出介質(zhì)的介電常數(shù)為

???0?相應(yīng)地，單位體積介質(zhì)的損耗P為

?S??? 21?(??)

(3-127)

?0(?S???)?2?2P???Etan??[??]E

21?(??)(3-128)式中，??、?s分別對(duì)應(yīng)在光頻【認(rèn)為光頻與介質(zhì)的極化時(shí)間比是無窮大】下、恒定電場下介質(zhì)的介電常量，?為交變電場的角頻率，?為電導(dǎo)串，?為松弛時(shí)間，而損耗角正切tan?(有功功率與無功功率之比值)為

?0(?S???)?2???1?(??)

2tan?????0

(3-129)從式(3—127)、式(3—128)和式(3—129)可知：?,P,tan?均與?和?有關(guān)?，F(xiàn)先分析松弛時(shí)間?不變時(shí)它們【?,P,tan?】與頻率?的關(guān)系，再分析頻率?不變時(shí)它們與松弛時(shí)間?的關(guān)系。當(dāng)松弛時(shí)間?不變(對(duì)應(yīng)溫度T不變)時(shí)，在低頻區(qū)，???1，則?,P,tan?成為

???S

【參見(3-127)】

(3-130)(3-131)(3-132)

P?[???0(?S???)?2?]E2

tan??而在高頻區(qū)，???1，則?,P,tan?為

?

??S?0

????

P?[??

(3-133)(3-134)(3-135)

?0(?S???)2]E

?[??tan??1????0?0(?S???)]

?在???1時(shí)，外施電場的周期與松弛極化的松弛時(shí)間?很接近，此時(shí)?,P隨?變化最快，而tan?則出現(xiàn)最大峰值，也可利用這一特征來判別是否極性介質(zhì)。

當(dāng)頻率f不變時(shí)，??2?f也不變，由于馳豫時(shí)間?與溫度T大致成指數(shù)關(guān)系，即有

??exp[E0/kT]

式中，E0為分子活化能。此時(shí)，在低溫區(qū)，???1【即?很大】，介質(zhì)電導(dǎo)率很小，則?,P,tan?

成為

???0

P?

(3-136)(3-137)(3-138)

?0(?S???)2E

?(?S???)tan??????

而在高溫區(qū)，???1，此時(shí)?很大，?,P,tan?成為

???S

(3-139)

P??E2?Ae?B/T?E2

(3-140)(3-141)

tan???A?B/T ?e??0???0?在???1的溫區(qū)，?隨T變化最快，而P和tan?出現(xiàn)最大峰值。詳見圖3．12。由于在交變電場下．介質(zhì)中存在松弛極化，電感應(yīng)強(qiáng)度D將滯后于平均電場強(qiáng)度E，其滯后的相角差為?，則介質(zhì)的復(fù)介電系數(shù)定義為

?DD????me?i???'?i?”

??E?0E0m【Dm、Em：復(fù)電感強(qiáng)度、電場強(qiáng)度的振幅】其中

(3-142)

tan???“

?'

(3-143)式中?'相當(dāng)于通常的介電常數(shù)?，而?”??'tan?為損耗因子。關(guān)于?的物理意義：

對(duì)于理想的電容器(真空電容器)，當(dāng)充電至某電壓V0之后使電源移去，它將保持其電荷Q＝CV0，其中C是電容量。設(shè)對(duì)電容器施加交變電壓

V?V0cos?t

加于理想電容器上．則當(dāng)電壓下降時(shí)，電源從電容器上得到在數(shù)量上等于電壓上升時(shí)交給電容器的電荷，而同電壓的角頻率?無關(guān)。換句話說、在交變電壓作用下，理想電容器中的電流超前于電壓一個(gè)相角?/2，亦即電容器中的介質(zhì)不吸收功率，沒有損耗。

實(shí)際的電介質(zhì)總多少有些損耗。這損耗可用實(shí)際電容器的電流落后于理想電容器電流的相角?來代表。設(shè)以?表示實(shí)際電容器的電流較之電壓超前的位相角（???/2)，則

???2??

這可由圖10．1．4來表示。實(shí)際電容器上的電流I超前于電壓的位相角?恒小于?/2，故可將電流I分為兩個(gè)分量，其中I1恰好超前電壓?/2，而另一分量I 2則與電壓同相位。對(duì)于理想電容器C加一交變電壓V?V0exp(i?t)時(shí)，充電電流為

dQd(CV)???i?CV??CV0exp[i(?t?)] dtdt2此充電電流正好超前于電壓?/2，相當(dāng)于實(shí)際電容器中的I1，這部分I0?電流不損耗功率，稱為無功電流。

實(shí)際電容器中與電壓同相的電流I2是消耗功率的，亦稱為有功電流。這部分電流可寫成

I2?gV

式中g(shù)稱為介質(zhì)的電導(dǎo)。這個(gè)電導(dǎo)不一定代表直流電導(dǎo)(即：由載流子的遷移決定)，而是代表介質(zhì)中存在有損耗機(jī)構(gòu)，使電容器上的能量部分地消耗為熱的物理過程。所以，通過實(shí)際電容器上的電流應(yīng)為

I?I1?I2?(i?C?g)V

如電壓矢量同實(shí)軸一致，則損耗因子為

tan??g1? ?C?CR式中R為介質(zhì)的電阻。

材料的電擊穿

介電體在高電場下電流急劇增大，并在某一電場強(qiáng)度下完全喪失絕緣性能的現(xiàn)象，稱為“介電體的擊穿”(Dielectric Breakdown)，相應(yīng)的電場強(qiáng)度稱為“擊穿強(qiáng)度”Eb或稱為“抗電強(qiáng)度”。影響固體介電體擊穿的因素很多，如介質(zhì)種類、電極形狀、外加電壓的種類及頻率等。介電材料的擊穿分類： 1.電擊穿； 2.熱擊穿。

電擊穿：是在較低溫度下，介電體在采用消除了邊緣效應(yīng)的電極裝置進(jìn)行電擊穿試驗(yàn)時(shí)觀察到的一種擊穿現(xiàn)象，相應(yīng)的擊穿強(qiáng)度稱為“電擊穿強(qiáng)度”。電擊穿場強(qiáng)是反映材料耐受電場作用能力的一種度量，是材料的特性參數(shù)之一，因此通常又把電擊穿強(qiáng)度稱為“耐電強(qiáng)度”。

熱擊穿：是由于介質(zhì)內(nèi)熱的不穩(wěn)定造成的一種擊穿。介質(zhì)在外加電場作用下，存在的電導(dǎo)電流使介質(zhì)加熱而升溫，介質(zhì)的電導(dǎo)一般又隨溫度的升高而增大【注意：電導(dǎo)增大，意味電阻減??！】，電導(dǎo)的增大使介質(zhì)中發(fā)熱更嚴(yán)重。若散熱條件好、環(huán)境溫度低，使得介質(zhì)的發(fā)熱與散熱可以在一定溫度下達(dá)到穩(wěn)定平衡狀態(tài)，則不會(huì)導(dǎo)致熱擊穿；若散熱條件不好、環(huán)境溫度高，使得介質(zhì)的發(fā)熱大于散熱，則介質(zhì)中的電流就會(huì)由于溫升作用而不斷上升，直至介質(zhì)喪失絕緣功能而發(fā)生擊穿。熱擊穿不僅與材料性能有關(guān)，還與散熱條件、電極形狀、電壓類型、環(huán)境溫度等密切相關(guān)，因此熱擊穿強(qiáng)度不作為介質(zhì)的本征性質(zhì)，在實(shí)際工作中熱擊穿往往是最常見的介質(zhì)擊穿形式，在工程上具有更大的重要性。其它擊穿這類： 3.機(jī)械擊穿； 4.局部放電擊穿。

研究的主要對(duì)象：電擊穿和熱擊穿

? 電擊穿：固體介質(zhì)的電擊穿理論是在氣體放電的碰撞電離理論基礎(chǔ)上建立的，其主要內(nèi)容為：在強(qiáng)電場下固體導(dǎo)帶中可能因冷發(fā)射或熱發(fā)射而存在一些電子，這些電子一面在外電場作用下被加速獲得動(dòng)能，一面與晶格振動(dòng)相互碰撞而加劇晶格振動(dòng)，把電場的能量傳遞給晶格，當(dāng)這兩方面在一定溫度和場強(qiáng)下平衡時(shí)，固體介質(zhì)有穩(wěn)定的電導(dǎo)，但當(dāng)電子從電場中得到的能量大于損失給晶格振動(dòng)的能量時(shí)，電子的動(dòng)能就越來越大，直至電子與晶格的相互作用增強(qiáng)到能電離產(chǎn)生新電子，自由電子數(shù)迅速增加，電導(dǎo)不斷增大，導(dǎo)致電擊穿開始發(fā)生。

按擊穿發(fā)生的判定條件不同，電擊穿理論可分為：“本征電擊穿理論”(以碰撞電離開始作為擊穿判據(jù))和“雪崩電擊穿理論”(以碰撞電離產(chǎn)生的電子數(shù)倍增到一定數(shù)值而足以破壞介質(zhì)絕緣狀態(tài)作為擊穿判據(jù))。

本征電擊穿理論認(rèn)為：電子從電場中獲得能量的速率與電場強(qiáng)度E和電子能量E0有關(guān)，可表示為A(E，E0)；而電子損失給晶格能量的速率與晶格溫度T和電子能量E0有關(guān)，可表示為B(T，E0)，電子獲得和失去能量的速率相等時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)

A(E,E0)?B(T,E0)

(3-147)當(dāng)電場上升到使平衡破壞時(shí)，碰撞電離過程便立即發(fā)生，所以使式(3—147)成立的最大場強(qiáng)就是碰撞電離開始發(fā)生的起始場強(qiáng)，把這一場強(qiáng)作為介質(zhì)擊穿場強(qiáng)的理論即為本征電擊穿理論。雪崩電擊穿理論有兩類：

一類是福蘭茲(Frantz)提出的以隧道電流在強(qiáng)電場下增長導(dǎo)致介質(zhì)溫升達(dá)到一定溫度作為介質(zhì)隧道擊穿的判據(jù)，而在工程實(shí)際中常以電流隨電壓的相對(duì)變化率

dII/達(dá)到一定數(shù)值作為經(jīng)驗(yàn)擊穿判據(jù)； dVV另一類是賽茲(Seitz)提出的以電子雪崩傳遞結(jié)介質(zhì)的能量足以破壞介質(zhì)晶格結(jié)構(gòu)作為擊穿判據(jù)。其計(jì)算結(jié)果表明：由陰極出發(fā)的初始電子在向陽極運(yùn)動(dòng)過程中，1cm內(nèi)的電離次數(shù)達(dá)到40次而產(chǎn)生1012個(gè)新電子時(shí)，介質(zhì)便開始發(fā)生擊穿，這也稱為“四十代理論”。該理論定性地解釋了薄層比厚層介質(zhì)具有較高擊穿場強(qiáng)的原因。

? 熱擊穿

由于任何實(shí)際介質(zhì)都具有一定的電導(dǎo)率?，當(dāng)介質(zhì)施加有電場E時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)，單位體積中就要產(chǎn)生?E的焦耳熱，這些熱量一方面使介質(zhì)溫度升高，另方一面以熱傳導(dǎo)方式向周圍環(huán)境散出。若以Ql和Q2分別表示介質(zhì)的發(fā)熱量和散熱量，以E和T分別表示外加電場強(qiáng)度和介質(zhì)溫度，則在某一臨界電場強(qiáng)度Ec和臨界溫度Tc下，擊穿剛巧發(fā)生，此時(shí)有 2Q1(Ec,Tc)?Q2(Ec,Tc)?Q1(Ec,T)?TTc???Q2(Ec,T)? ???TTc?

(3-148)從而可求解出介質(zhì)熱擊穿的電場強(qiáng)度Ec。熱平衡方程的建立可根據(jù)具體問題進(jìn)行。介質(zhì)長期使用在交、直流電壓下，介質(zhì)內(nèi)溫度變化較慢時(shí)的擊穿稱為“穩(wěn)態(tài)熱擊穿”；而介質(zhì)短時(shí)間使用在脈沖電壓下，介質(zhì)內(nèi)熱量來不及散出時(shí)的擊穿稱為“脈沖熱擊穿”。

熱擊穿場強(qiáng)隨著環(huán)境溫度的升高而降低，這是熱擊穿的實(shí)驗(yàn)判據(jù)，熱擊穿場強(qiáng)也隨介質(zhì)厚度的增加而降低?！咀⒁猓浩鋯挝皇荲/cm】。

電介質(zhì)的電導(dǎo)率及I-V特性

1.電介質(zhì)電導(dǎo)隨溫度的變化與金屬相反而與半導(dǎo)體相似，在很大溫度范圍內(nèi)，電導(dǎo)率隨溫度作指數(shù)增長。

lg??A?2.B T?為介質(zhì)電阻率，T為絕對(duì)溫度，A和B是常數(shù)。

電介質(zhì)的電導(dǎo)與外加電壓的大小有關(guān)，直流電壓下，電介質(zhì)中電流與電壓成線性關(guān)系，滿足歐姆定律。在強(qiáng)電場下，電流迅速增加為非線性。接近擊穿電場強(qiáng)度時(shí)，電流劇增，且難以測得確切數(shù)值，如圖8.3.2所示。電介質(zhì)的應(yīng)用

電介質(zhì)在電工和電子技術(shù)中的用途極為廣泛，但根據(jù)電介質(zhì)在電子器件和裝置中所起的作用來區(qū)分，可分為三類，即作為電絕緣材料，電容器介質(zhì)和電介質(zhì)功能材料。

一、電絕緣材料

電絕緣的作用是保證帶電部分具有所需要的電勢(shì)和電流，保護(hù)帶電體之間或?qū)Φ夭话l(fā)生漏泄或短路，因而對(duì)電絕緣材料要求滿足以下五方面：

a)能承受所作用的電壓或電場強(qiáng)度，這就要求電介質(zhì)具有高的擊穿場強(qiáng)。在一些電子器件中，有時(shí)工作電壓僅數(shù)伏，但由于其絕緣層只有微米或亞微米級(jí)厚度，因而其電場強(qiáng)度相當(dāng)高。

b)

漏電流低于允許的范圍，要求有高的絕緣電阻，而且在工作環(huán)境條件下，特別在高溫、高濕條件下不會(huì)惡化，必要時(shí)電絕緣表面需作防潮處理。

c)

介質(zhì)損耗小，特別在高頻條件下工作的電絕緣，如介質(zhì)損耗高，不僅品質(zhì)因數(shù)差，而且易引起熱擊穿，高頻電介質(zhì)一般都是非極性或極性很小，沒有松弛離子、結(jié)構(gòu)均勻的材料。

d)

具有良好的耐熱性和耐老化性，特別是對(duì)有機(jī)電介質(zhì)材料，一般其允許工作溫度較低，如果高溫工作將使材料加速老化。

e)

易于加工成形，原料豐富，成本低。

現(xiàn)代常用的介電材料：高分子聚合物、非晶玻璃體材料（SiO2、Si3N4等等）、陶瓷材料。

二、電容器介質(zhì)

使用于電容器的電介質(zhì)材料，一方面要求電容率（介電常數(shù)）大和損耗（tan?）??；另一方面還具有良好的絕緣性能。

三、用作電介質(zhì)功能器件的晶體電介質(zhì)

單晶材料由于加工成型困難，以及價(jià)格高，除非特殊情況，幾乎很少用于電絕緣。如果晶體電介質(zhì)其結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性差，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)自發(fā)極化現(xiàn)象，或壓電和熱電現(xiàn)象等。往往還會(huì)有極化的非線性效應(yīng)。利用這些特性和效應(yīng)可以制成電介質(zhì)功能器件、包括光、聲和熱等傳感器或換能器、放大器件、信息存貯器件和顯示器件。這些器件都是用晶體電介質(zhì)來制備的。

晶體的某些介電性質(zhì)，需要用電極化和外場(包括電場、力場、溫度場等)的相互關(guān)系來描述，這些性質(zhì)又受到晶體對(duì)稱性的制約。據(jù)此，電介質(zhì)晶體可分為以下幾類；

(1)介質(zhì)晶體——包括所有32種點(diǎn)群的晶體，其介電性質(zhì)一般需用二階張量來描述。

(2)壓電晶體——存在于20種沒有對(duì)稱中心的晶類中，其壓電性質(zhì)需用三階張量來描述。

(3)熱釋電晶體——存在于10種極性晶類中，其熱釋電性質(zhì)需用—階張量(矢量)來描述。

(4)鐵電晶體——熱釋電晶體中自發(fā)極化可隨外電場反向的晶體。上述四類晶體之間的關(guān)系如圖10．3．1所示。

第二篇：非線性電路試驗(yàn)-復(fù)旦大學(xué)物理教學(xué)試驗(yàn)中心

非線性物理——混沌

引言

非線性是在自然界廣泛存在的自然規(guī)律，相對(duì)于我們熟悉的線性要復(fù)雜得多。隨著物理學(xué)研究的不斷深入，非線性問題逐漸被重視起來，現(xiàn)已出現(xiàn)了多個(gè)分支，混沌便是其中之一?；煦绗F(xiàn)象在生活中廣泛存在，如著名的蝴蝶效應(yīng)、湍流、昆蟲繁衍等[1]。

要直觀地演示混沌現(xiàn)象，采用非線性電路是一個(gè)非常好的選擇。能產(chǎn)生混沌現(xiàn)象的自治電路至少滿足以下三個(gè)條件[2]：1）有一個(gè)非線性元件，2）有一個(gè)用于耗散能量的電阻，3）有三個(gè)存儲(chǔ)能量的元件。如圖1所示的蔡氏電路（Chua's circuit）[3,4]是一個(gè)符合上述條件、非常簡潔的非線性電路，由華裔物理學(xué)家蔡紹棠（Leon O.Chua）教授于1983年提出并實(shí)現(xiàn)。近年來，非線性電路的研究領(lǐng)域有了長足進(jìn)展，新的混沌與超混沌電路[5]的理論設(shè)計(jì)與硬件實(shí)現(xiàn)等問題備受人們關(guān)注。如Chen氏電路[6]、Colpitts振蕩電路[7]、基于SETMOS的細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的蔡氏電路[8]，都能用于研究混沌現(xiàn)象，并有不同的應(yīng)用領(lǐng)域。

實(shí)驗(yàn)原理

在眾多的非線性電路中，蔡氏電路因其結(jié)構(gòu)簡單、現(xiàn)象明晰，成為教學(xué)實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生接觸、了解混沌現(xiàn)象的最佳選擇，大量基于蔡氏電路的實(shí)驗(yàn)儀器[9-11]被廣泛應(yīng)用于高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)。蔡氏電路（如圖一所示）的主要元件有可調(diào)電阻R（電路方程中以電導(dǎo)G=1/R做參數(shù)，以下方程求解過程都用G來表示，而涉及實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容采用R表示）、電容C1和C2、電感L以及非線性負(fù)阻Nr。它的運(yùn)行狀態(tài)可以用以下方程組來描述：

?dU1?C1dt?G(U2?U1)?g(U1)??dU2?G(U1?U2)?IL ?C2dt??dIL?Ldt??U2?-1-

(1)其中U1為C1（或負(fù)阻Nr）兩端的電壓，U2為C2（或L）兩端的電壓，IL為通過L的電流，錯(cuò)誤！未指定書簽。g(U)為非線性負(fù)阻的I-V特性函數(shù)，其表達(dá)式為： g(U)?GbU?Gb?Ga(|U?E|?|U?E|)2(2)式中各參數(shù)和變量的具體意義間圖3。從g(U)的表達(dá)式看出，g(U)分三段，且每段都是線性的，所以我們可以將求解分三個(gè)區(qū)間來進(jìn)行。由于兩側(cè)區(qū)間基本對(duì)稱，可以一并求解。

圖1：蔡氏電路示意圖

U1、U2、IL構(gòu)成一個(gè)三維的狀態(tài)空間，稱為相空間，相空間的狀態(tài)點(diǎn)記為X??U1U2混沌實(shí)驗(yàn)儀中一般演示X點(diǎn)的相軌跡在U1-U2平面的二維投IL?。T影，可用雙蹤示波器的X-Y模式來觀察，即常說的李薩如圖形。

在每個(gè)區(qū)間內(nèi)，方程(1)都可以改寫成如下形式的線性方程：

?(t)?AX(t)?b?X ??X(0)?X0(3)

?(t)?0時(shí)的解即為相空間其中X(t)、b為三維矢量，A為三階矩陣。方程(3)在X?(t)?Ax(t)的的不動(dòng)點(diǎn)XQ，XQ??A?1b。原方程組的解即可寫為線性齊次方程x通解與不動(dòng)點(diǎn)特解XQ的和。方程(3)的本征值方程為|λI-A|=0，若A存在三個(gè)本征值λ

1、λ

2、λ3，齊次方程的解即為：

????3t?1t?2tx(t)?c1eξ1?c2eξ2?c3eξ3

其中ξi為λi對(duì)應(yīng)的本征向量，ci由初始狀態(tài)X0決定。

在有些情況下，A有一個(gè)實(shí)本征值γ和一對(duì)共軛的復(fù)本征值σ±iω，方程的解可以寫成：

(4)

-2-?x(t)?xr(t)?xc(t)???t x(t)?ce??rr?????t?xc(t)?2cce[cos(?t??c)?r?sin(?t??c)?i](5)式中ξγ是實(shí)本征值對(duì)應(yīng)的本征向量，ηr±iηi是共軛的復(fù)本征值對(duì)應(yīng)的本征向量。?c、cr、cc由初始狀態(tài)決定。綜上所述，蔡氏電路方程組的解為：

X(t)?XQ?xr(t)?xc(t)

(6)我們把實(shí)本征向量ξγ方向標(biāo)記為Er，把ηr和ηi張成的平面記為Ec。齊次方程解的獨(dú)立分量xr(t)在Er方向，xc(t)在平面Ec內(nèi)。方程的解隨著時(shí)間演化具有如下性質(zhì)：如果γ<0，xr(t)指數(shù)衰減到0；如果γ>0，xr(t)沿著Er方向指數(shù)增長。由此可見，對(duì)于任何一條相軌跡X(t)，Er方向上的分量恒正或恒負(fù)，所以它始終都無法穿越Ec平面（圖錯(cuò)誤！未定義書簽。、錯(cuò)誤！未定義書簽。）。如果σ>0且ω≠0，則xc(t)在Ec平面內(nèi)螺旋離開不動(dòng)點(diǎn)XQ；若σ<0，xc(t)在Ec平面內(nèi)螺旋收縮到不動(dòng)點(diǎn)XQ。這些性質(zhì)在進(jìn)行每個(gè)區(qū)域分析時(shí)都非常有用。

非線性負(fù)阻的結(jié)構(gòu)[9]如圖2所示，由兩個(gè)封裝在一起的運(yùn)算放大器（雙運(yùn)算放大器集成電路FL353N）和6個(gè)定值電阻（R1=3.3kΩ、R2=R3=22kΩ、R4=2.2kΩ、R5=R6=220Ω，精度1%）構(gòu)成，輸入電源電壓±15V。理想的非線性負(fù)阻具有如圖3所示的I-V特性，被±E拆分為上中下三個(gè)區(qū)域，在各個(gè)區(qū)域都是線性函數(shù)，分段函數(shù)的斜率依次為Gb、Ga、Gb，且滿足Ga

Ga=-1/R1-1/R4=(-7.6±0.1)×10-4Ω-1，Gb=1/R3-1/R4=(-4.09 ±0.06)×10-4Ω-1。

圖2：非線性負(fù)阻的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖3：理想非線性負(fù)阻I-V特性（示意圖）

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

一、各種混沌現(xiàn)象的觀測

用圖1所示的方法，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R，觀察單周期、雙周期、陣發(fā)混沌、三周期、單吸引子、雙吸引子等相圖，并記錄各種相圖對(duì)應(yīng)的U1,U2的信號(hào)特點(diǎn)。

二、測量非線性負(fù)阻的I-Ｖ特性

1、用如圖4所示的方法，用信號(hào)發(fā)生器驅(qū)動(dòng)，分別在30Hz，300Hz和3.3kHz等頻率測量非線性負(fù)阻的I-V特性，討論不同頻率時(shí)I-V曲線的特點(diǎn)。

圖4：外部信號(hào)掃描測量I-V特性電路圖

2、用圖5所示的方法：在電路中接入一個(gè)r=100Ω的采樣電阻，非線性負(fù)阻兩端的電壓U1仍在CH1端測量，用CH2端輸出的r兩端的電壓代替電流信號(hào)來記錄I-V曲線，實(shí)驗(yàn)時(shí)利用蔡氏電路自身的振蕩信號(hào)代替信號(hào)發(fā)生器的輸入。CH1和CH2的信號(hào)輸入另一雙蹤示波器觀察非線性電路的二位相圖，記錄電路

-4-出現(xiàn)各種混沌狀態(tài)時(shí)的I-V曲線。

3、比較上述兩種方法得到的I-V曲線的異同，并討論原因。

4、分析第二種方法得到的結(jié)果，并解釋相圖和I-V曲線之間的關(guān)聯(lián)。

圖5：內(nèi)置信號(hào)掃描測量I-V特性電路圖

5、（選做）用伏安法測量非線性負(fù)阻的I-V曲線，分析得到的結(jié)果。

三、（選做）元件參數(shù)測量和非線性方程的求解

1、用萬用表測量電路中的電容、電感的值。（有興趣的同學(xué)可查閱萬用表測電容、電感的原理。）

2、用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器作電源，用伏安法測量電容、電感的值，討論電流、頻率不同時(shí)，測量結(jié)果的變化。注意：實(shí)際有鐵芯電感的等效模型為一個(gè)理想電感和一個(gè)損耗電阻的組合。

3、用高精度的LCR表測量各個(gè)元件的參數(shù)。

4、用實(shí)際測得的實(shí)驗(yàn)參數(shù)求解非線性方程組（1），找出不同條件下的不動(dòng)點(diǎn)，分析不動(dòng)點(diǎn)的穩(wěn)定性和解的特點(diǎn)。

四、（選做）C調(diào)制

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)現(xiàn)用電容C的調(diào)節(jié)了得到各種混沌相圖，并討論G調(diào)制和C調(diào)制得到的相圖的不同。

五、（選做）數(shù)值模擬

1、采用四階Runge-Kutta法求解方程組（1），畫出各種相圖。

2、用FFT法分析各種相圖時(shí)時(shí)域型號(hào)的頻率特性。

3、繪制U1隨R變化的分岔圖，得出單周期、雙周期等混沌狀態(tài)時(shí)的R值，和實(shí)驗(yàn)觀察的結(jié)果進(jìn)行比較。

六、（探索）混沌保密通訊

閱讀文獻(xiàn)，了解混沌通訊的原理和實(shí)現(xiàn)方法，從實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)混沌實(shí)驗(yàn)儀

-5-的信號(hào)同步，并完成混沌保密通訊的原理演示實(shí)驗(yàn)。

七、（探索）分形

用計(jì)算機(jī)編程得到各種分形圖形。

思考題

1、非線性系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為的特點(diǎn)有哪些？

2、一個(gè)自治的非線性系統(tǒng)至少包含哪些元件？各起什么作用？

3、將非線性負(fù)阻直接接到一個(gè)電阻兩端，隨著外接電阻阻值的改變，電阻上的電壓和電流之間會(huì)有什么關(guān)系？有興趣的同學(xué)可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量，并解釋得到的結(jié)果。

4、怎樣求解非線性方程組？什么是Runge-Kutta法？

5、G調(diào)制和C調(diào)制有什么不同？

參考文獻(xiàn)

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1、復(fù)旦天欣科教儀器有限公司：NCE-2型非線性電路混沌實(shí)驗(yàn)儀產(chǎn)品說明書。2000.2

2、上海新建儀器設(shè)備有限公司：XJ4400系列數(shù)字存儲(chǔ)示波器

課外閱讀：

非線性科學(xué)概要——為《非線性物理概論》一書寫的序言

汪 秉 宏

上一世紀(jì)初量子力學(xué)和相對(duì)論的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樘岢隽送黄迫藗儌鹘y(tǒng)思維的新概念，將人類的世界觀推進(jìn)到超越經(jīng)典的領(lǐng)域，而被公認(rèn)為是物理學(xué)或更確切地說是科學(xué)的兩次革命。牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)被發(fā)現(xiàn)并不始終是正確的。當(dāng)深入到微觀尺度（<10-8cm），應(yīng)該取代為量子力學(xué)，當(dāng)物體的速度接近于光速（～10 10cm/s），則相對(duì)論是正確的。非線性科學(xué)作為科學(xué)的一個(gè)新分支，如同量子力學(xué)和相對(duì)論一樣，也將我們引向全新的思想，給予我們驚人的結(jié)果。非線性科學(xué)的誕生，進(jìn)一步宣布了牛頓的經(jīng)典決定論的局限性。它指出，即使是通常的宏觀尺度和一般物體的運(yùn)動(dòng)速度，經(jīng)典決定論也不適用于非線性系統(tǒng)的混沌軌道的行為分析。非線性科學(xué)涵蓋各種各樣尺度的系統(tǒng)，涉及以任意速率運(yùn)動(dòng)的對(duì)象，這一事實(shí)絲毫不降低這一新學(xué)科的創(chuàng)新性，恰恰相反，剛好說明它具有廣泛的應(yīng)用性。從這一點(diǎn)來看，其實(shí)非線性科學(xué)的誕生和發(fā)展更有資格被稱為科學(xué)的一場革命。非線性科學(xué)，目前有六個(gè)主要研究領(lǐng)域，即：混沌、分形、模式形成、孤立子、元胞自動(dòng)機(jī)，和復(fù)雜系統(tǒng)。而構(gòu)筑多種多樣學(xué)科的共同主題乃是所研究系統(tǒng)的非線性。一個(gè)系統(tǒng)，如果其輸出不與其輸入成正比，則它是非線性的。例如一個(gè)介電晶體，當(dāng)其輸出光強(qiáng)不再與輸入光強(qiáng)成正比，就成為非線性介電晶體。例如彈簧，當(dāng)其位移變得很大時(shí)，胡克定律就失效，彈簧變?yōu)榉蔷€性振子。又例如單擺，僅當(dāng)其角位移很小時(shí)，行為才是線性的。實(shí)際上，自然科學(xué)或社會(huì)科學(xué)中的幾乎所有已知系統(tǒng)，當(dāng)輸入足夠大時(shí)，都是非線性的。因此，非線性系統(tǒng)遠(yuǎn)比線性系統(tǒng)多得多，客觀世界本來就是非線性的，線性只是一種近似。任何系統(tǒng)在線性區(qū)和非線性區(qū)的行為之間存在顯著的定性上的差別。例如單擺的振蕩周期在線性區(qū)不依賴于振幅，但在非線性區(qū)，單擺的振蕩周期是隨振幅而變的。從數(shù)學(xué)上看，非線性系統(tǒng)的特征是迭加原理不再成立。迭加原理是指描述系統(tǒng)的方程的兩個(gè)解之和仍為其解。迭加原理可以通過兩種方式失效。其一，方程本身是非線性的。其二，方程本身雖然是線性的，但邊界是未知的或運(yùn)動(dòng)的。對(duì)于一個(gè)非線性系統(tǒng)，哪怕一個(gè)小擾動(dòng)，象初始條件的一個(gè)微小改變，都可能造成系統(tǒng)在往后時(shí)刻行為的巨大差異。迭加原理的失效也將導(dǎo)致Fourier變換

-7-方法不適用于非線性系統(tǒng)的分析。因此，系統(tǒng)的非線性帶來系統(tǒng)行為的復(fù)雜性。對(duì)于非線性系統(tǒng)行為的解析研究是相當(dāng)困難的。更進(jìn)一步，在許多情況下，對(duì)于我們所要研究的系統(tǒng)，方程是未知的，或甚至可能根本不存在。從分形圖樣生長的簡單的擴(kuò)散限制聚集模型，到象股票市場那樣的復(fù)雜經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，我們可以舉出無數(shù)寫不出方程的非線性系統(tǒng)的例子。混沌是非線性系統(tǒng)的最典型行為，它起源于非線性系統(tǒng)對(duì)于初始條件的敏感依賴性?；煦绗F(xiàn)象早在上世紀(jì)初就已經(jīng)被法國學(xué)者彭加勒所發(fā)現(xiàn)，后來又被許多數(shù)學(xué)家所仔細(xì)研究。而學(xué)術(shù)界近年來對(duì)于混沌的特別關(guān)注，則起始于七十年代，這是因?yàn)槊绹速M(fèi)根保姆發(fā)現(xiàn)了一些象平方函數(shù)重復(fù)迭代的很大一類簡單映射系統(tǒng)居然具有普適的性質(zhì)。例如倍周期分叉到混沌的道路，分叉參數(shù)的漸近收斂比值，分叉的幾何特征具有普適標(biāo)度性等等。而費(fèi)根保姆工作則是受到了美國氣象學(xué)家洛倫茲與氣象預(yù)報(bào)有關(guān)的重要然而朦朧的工作的啟示。對(duì)于混沌系統(tǒng)的如下兩個(gè)發(fā)現(xiàn)特別有意義。其一，人們發(fā)現(xiàn)一個(gè)決定論性系統(tǒng)的行為當(dāng)處于混沌狀態(tài)時(shí)似乎是隨機(jī)的。僅僅這一發(fā)現(xiàn)就迫使所有的實(shí)驗(yàn)家要重新考察他們的數(shù)據(jù)，以確定某些曾經(jīng)歸于噪聲的隨機(jī)行為是否應(yīng)該重新確定為是由于決定論性混沌而產(chǎn)生的。其二，人們發(fā)現(xiàn)很少自由度的非線性系統(tǒng)，就可能是混沌的而表現(xiàn)為相當(dāng)復(fù)雜。這一發(fā)現(xiàn)給我們以這樣的啟示：許多真實(shí)系統(tǒng)中所觀察到的復(fù)雜行為其實(shí)有一個(gè)簡單的起源，那就是混沌。當(dāng)然，混沌僅僅是復(fù)雜性的起源之一，還存在并非來源于混沌的更復(fù)雜的復(fù)雜性。決定論性混沌的真實(shí)系統(tǒng)（例如氣候）的行為具有明顯的不可預(yù)測性。這一是由于系統(tǒng)對(duì)于初始條件的敏感依賴性；二是由于我們?cè)趯?shí)際中只能近似地測量或確定系統(tǒng)的初始條件，因?yàn)槿魏螠y量儀器都只具有有限的分辨率。這兩個(gè)根本困難排除了對(duì)于任何混沌的真實(shí)系統(tǒng)作出長期預(yù)報(bào)的可能。但從另一方面看，一個(gè)被確認(rèn)為決定論性混沌的系統(tǒng)，在看起來非常復(fù)雜的行為中，卻蘊(yùn)藏著秩序，因而進(jìn)行短期預(yù)報(bào)是可能的。問題在于：如何確定復(fù)雜現(xiàn)象的背后是否存在決定論性混沌的起源？又，如何對(duì)一個(gè)混沌系統(tǒng)的行為進(jìn)行短期預(yù)報(bào)？對(duì)于氣象或股票市場一類系統(tǒng)，由于不可逾越的復(fù)雜性，描寫這類系統(tǒng)的完全方程組，即使是存在的，也決無辦法知道?；蛘?，即使我們能寫出所有相關(guān)的方程組，也不可能有足夠強(qiáng)大功能的計(jì)算機(jī)來求解這些方程組。但是從實(shí)用的角度考慮，往往只需要對(duì)這類系統(tǒng)作一次成功的短期預(yù)報(bào)。例如，為了在股

-8-票市場上賺錢，炒股者其實(shí)只需要能夠預(yù)測明天或下一周股票的漲跌趨勢(shì)，而不必知道市場的整個(gè)長時(shí)間的漲落規(guī)律。又例如，如果地球巖石圈的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)被證明具有決定論性的成分，則地震的預(yù)測并非完全不可能，而與地震的中長期預(yù)報(bào)相比較，對(duì)某一地區(qū)的地震進(jìn)行短臨預(yù)報(bào)，對(duì)于人們的防震更有意義，所以，復(fù)雜系統(tǒng)行為的短期預(yù)測已經(jīng)變成混沌的最令人感興趣的一個(gè)應(yīng)用。混沌的另一個(gè)重要應(yīng)用是混沌的控制。這一應(yīng)用基于如下事實(shí)：有許多不穩(wěn)定周期軌道嵌入在奇怪吸引子內(nèi)，我們可以根據(jù)需要通過對(duì)系統(tǒng)施加一個(gè)小擾動(dòng)的方法使其中之一穩(wěn)定并將混沌系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)到這一穩(wěn)定周期軌道狀態(tài)。這一技術(shù)已經(jīng)被成功地應(yīng)用于各種機(jī)械的、電子的、激光的、化學(xué)的系統(tǒng)和心臟組織的控制上。自然界中的大多數(shù)特殊結(jié)構(gòu)是由大量相同組元自組織集結(jié)而成的。通過某種簡單的稱之為組織的構(gòu)造法就可以出現(xiàn)自集結(jié)過程。兩種最簡單的構(gòu)造法是所謂規(guī)則性構(gòu)造法和隨機(jī)性構(gòu)造法。采用規(guī)則性構(gòu)造法，所有組元就排列成為周期或準(zhǔn)周期方式而構(gòu)造成例如晶體與合金等等。采用隨機(jī)性構(gòu)造法而形成的結(jié)構(gòu)（或非結(jié)構(gòu)）的例子有氣體和動(dòng)物毛發(fā)的分布等等。而在這兩種極端的構(gòu)造法之間，則有自相似構(gòu)造法，這將產(chǎn)生稱為分形的自相似結(jié)構(gòu)。在一個(gè)分形中，系統(tǒng)的局部與整體相似。分形通常具有分?jǐn)?shù)維數(shù)。許多分形還可能是不同分?jǐn)?shù)維的分形的集合，故稱為多重分形。分形和多重分形的名詞，是上世紀(jì)八十年代由曼德勃羅特首先提出的?，F(xiàn)在，分形在自然界和數(shù)學(xué)系統(tǒng)中的廣泛存在性已被人們普遍認(rèn)識(shí)。例如：凝聚體和膠體、樹木、巖石、山脈、云彩、星系、粗糙的表面和界面、聚合物和股票市場，無不存在分形。而耗散動(dòng)力系統(tǒng)中的混沌就表現(xiàn)為相空間中具有分形結(jié)構(gòu)的奇怪吸引子。奇怪吸引子本身及其吸引域都可能是分形。混沌與分形之間的這種聯(lián)系至今尚未被充分理解。分形系統(tǒng)的最典型性質(zhì)是缺少空間的特征尺度。這一性質(zhì)可以有三種等價(jià)的表達(dá)方式：拓樸自相似性，空間的冪函數(shù)律，和標(biāo)度不變性。類似的，系統(tǒng)中不存在時(shí)間的特征尺度將導(dǎo)致時(shí)間的冪函數(shù)律，例如，1/f 噪聲。為了解釋分形和無特征尺度行為在非平衡系統(tǒng)中的廣泛存在性，丹麥人巴克和中國學(xué)者湯超等在1987年提出了自組織臨界性假設(shè)，現(xiàn)在人們知道，自組織臨界性假設(shè)不僅適用于沙堆，也適用于許多自然系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)。人們?cè)缇妥⒁獾胶恿鳌渲?、葉脈、和閃電所形成的分枝之間有驚人的相似

-9-性。這些分枝的斑圖與在云彩和海藻類群落中所觀察到的緊致斑圖顯然不同。大自然是如何生成這些斑圖的？這些不同斑圖模式的形成是否存在一種簡單的原理或普適的機(jī)制？目前還找不到對(duì)于這些問題的最終回答，但最近二十年來在這方面的研究已經(jīng)取得可喜的進(jìn)展。

混沌理論的成功也開啟了復(fù)雜性科學(xué)的研究之門。在七八十年代，當(dāng)人們認(rèn)識(shí)了混沌之后，對(duì)于從自然系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)中獲得的各種時(shí)間序列，莫不用混沌動(dòng)力學(xué)來進(jìn)行分析，檢驗(yàn)其中的決定論性成分，重構(gòu)其相空間，甚至建立預(yù)測模型。混沌理論的成功，打破了人們的一個(gè)心理障礙：沒有一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)因?yàn)樘珡?fù)雜而不可觸摸。人類已經(jīng)到了直面復(fù)雜系統(tǒng)，攻克復(fù)雜性難題的時(shí)代。復(fù)雜性科學(xué)所研究的論題跨越非常大的范圍，它包括人類語言、生命起源、計(jì)算機(jī)、演化生物學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、心理學(xué)、生態(tài)學(xué)、免疫學(xué)，和自旋玻璃、DNA、蜂群、地震以及各種非平衡系統(tǒng)的自組織等等。目前尚無復(fù)雜系統(tǒng)的確切定義，這表明復(fù)雜性科學(xué)尚處于一個(gè)新研究領(lǐng)域的萌芽階段。盡管已經(jīng)發(fā)現(xiàn)象諸如復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)和對(duì)稱破缺等一般性概念可以用來相當(dāng)好地描述一大類復(fù)雜系統(tǒng)，但目前還缺乏可以描寫所有復(fù)雜系統(tǒng)的統(tǒng)一理論。然而有兩種簡單的思想能夠解釋許多復(fù)雜系統(tǒng)的行為。其一是自組織臨界性，其二是所謂活躍行走原理。自組織臨界性理論斷言：許多大的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)存在一種趨勢(shì)，它會(huì)驅(qū)動(dòng)自身到一種沒有特征空間尺度和特征時(shí)間尺度的臨界狀態(tài)。而活躍行走原理則描述了復(fù)雜系統(tǒng)中的單元是如何通過與所共享的位形的相互作用而與其環(huán)境和在彼此之間溝通?；钴S行走原理已經(jīng)被成功地應(yīng)用于諸如介電擊穿模式、玻璃中的離子輸運(yùn)和螞蟻在食物搜尋時(shí)的合作等等非常不同的問題的研究。

以上所概要的非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的物理或科學(xué)包含有序和無序的相互影響，也涉及簡單和復(fù)雜的交錯(cuò)。但從數(shù)學(xué)和處理方法上看，產(chǎn)生所有那些迷人的結(jié)果的原因乃是系統(tǒng)的非線性?？陀^世界本來就是非線性的、復(fù)雜的。非線性物理就是一門以非線性系統(tǒng)的普遍規(guī)律及客觀世界的復(fù)雜性本身為研究對(duì)象的學(xué)科，它在上一世紀(jì)八十和九十年代蓬勃發(fā)展，也將成為新世紀(jì)物理學(xué)研究的最前沿。

第三篇：復(fù)旦生物化學(xué)

復(fù)旦大學(xué)2000考研專業(yè)課試卷生物化學(xué)

一.是非題(1/30)

1.天然蛋白質(zhì)中只含19種L-型氨基酸和無L/D-型之分的甘氨酸達(dá)20種氨基酸的殘基.()

2.膠原蛋白質(zhì)由三條左旋螺旋形成的右旋螺旋,其螺旋周期為67nm()3.雙鏈DNA分子中GC含量越高,Tm值就越大()

4.a-螺旋中Glu出現(xiàn)的概率最高,因此poly(Glu)可以形成最穩(wěn)定的a-螺旋()5.同一種輔酶與酶蛋白之間可由共價(jià)和非共價(jià)兩種不同類型的結(jié)合方式()6.在蛋白質(zhì)的分子進(jìn)化中二硫鍵的位置的到了很好的保留()7.DNA雙螺旋分子的變性定義為紫外吸收的增加()

8.有機(jī)溶劑沉淀蛋白質(zhì)時(shí),介電常數(shù)的增加使離子間的靜電作用的減弱而致()9.RNA由于比DNA多了一個(gè)羥基,因此就能自我催化發(fā)生降解()10.RNA因在核苷上多一個(gè)羥基而擁有多彩的二級(jí)結(jié)構(gòu)()11.限制性內(nèi)切酶特制核酸堿基序列專一性水解酶()

12.pH8條件下,蛋白質(zhì)與SDS充分結(jié)合后平均每個(gè)氨基酸所帶電荷約為0.5個(gè)負(fù)電荷()

13.蛋白質(zhì)的水解反應(yīng)為一級(jí)酶反應(yīng)()

14.蛋白質(zhì)變性主要由于氫鍵的破壞這一概念是由Anfinsen提出來的()15.膜蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)均為a-螺旋()

16.糖對(duì)于生物體來說所起的作用就是作為能量物質(zhì)和結(jié)構(gòu)物質(zhì)()17.天然葡萄糖只能以一種構(gòu)型存在,因此也只有一種旋光度()18.人類的必須脂肪酸是十六碳的各級(jí)不飽和脂肪酸()19.膜的脂質(zhì)由甘油脂類和鞘脂類兩大類脂質(zhì)所組成()

20.維生素除主要由食物攝取外,人類自身也可以合成一定種類和數(shù)量的維生素()21.激素是人體自身分泌的一直存在于人體內(nèi)的一類調(diào)節(jié)代謝的微量有機(jī)物()22.甲狀腺素能夠提高BMR的機(jī)理是通過促進(jìn)氧化磷酸化實(shí)現(xiàn)的()

23.呼吸作用中的磷氧比(P/O)是指一個(gè)電子通過呼吸鏈傳遞到氧所產(chǎn)生ATP的個(gè)數(shù)()

24.人體正常代謝過程中,糖可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹?脂類也可以轉(zhuǎn)變?yōu)樘?)

25.D-氨基酸氧化酶在生物體內(nèi)的分布很廣,可以催化氨基酸的氧化脫氨()26.人體內(nèi)所有糖分解代謝的中間產(chǎn)物都可以成為糖原異生的前體物質(zhì)()27.人體HDL的增加對(duì)于防止動(dòng)脈粥樣硬化由一定的作用()

28.膽固醇結(jié)石是由于膽固醇在膽囊中含量過多而引起的結(jié)晶結(jié)石()29.哺乳動(dòng)物可以分解嘌呤堿為尿素排出體外()

30.THFA所攜帶的一碳單位在核苷酸的生物合成中只發(fā)生與全程途徑()二.填空題(40分)

1.一個(gè)典型的分泌蛋白質(zhì)的信號(hào)肽N端1~3個(gè)________和C端一段______________組成

2.糖蛋白中糖戀的主要作用是____________________ 3.DNA的Cot曲線是通過測定____________來作圖的

4.肽鏈中的甲硫氨酸殘基被溴化氰作用后肽鏈就在_____________被切斷,甲硫氨酸殘基變成__________________ 5.Pribnow box是指______________,真核生物中的對(duì)應(yīng)物為________________

6.在DNA的樣品保存液中一般要加入1mM EDTA,作用為___________和___________

7.酶活性測定體系的關(guān)鍵在于____________

8.大腸桿菌基因組DNA共300萬對(duì)堿基,拉成直線長度為_________cm 9.形成球蛋白的作用力按其重要程度依次為__________,_________,________和__________

10.順相層析的移動(dòng)相為________________

11.非競爭性抑制的酶反應(yīng)中Vmax____________,Km______________ 12.核酸的分子雜交技術(shù)是從_____________發(fā)展而來的

13.某細(xì)胞亞器官的膜厚度為7.5nm,存在于該膜上的蛋白質(zhì)的穿膜部分至少應(yīng)該由_________個(gè)富疏水氨基酸構(gòu)成.14.尿素是一種蛋白質(zhì)變性劑,其主要作用是___________其作用機(jī)制為_________________

15.為保護(hù)酶的活性,對(duì)以巰基為活性基團(tuán)的酶應(yīng)添加________________對(duì)以Asp為活性基團(tuán)的應(yīng)添加_____________

16.單糖的構(gòu)型只與_________有關(guān),而單糖旋光的方向和程度則由____________所決定

17.葡萄糖C1上的醛基被還原后生成_________,可引起人類的________疾病 18.維生素B6是_______和_______兩大類酶的輔酶

19.人體的尿素主要是在__________內(nèi)形成的,必須有________酶的存在20.分解代謝途徑提供給一個(gè)細(xì)胞的三種主要產(chǎn)品是_________,_________和________

21.光合作用光反應(yīng)的產(chǎn)物有__________,_____________和_____________

22.異養(yǎng)生物合成作用的還原力是____________,主要由_____________途徑提供

23.氨基酸的聯(lián)合脫氨是由__________和__________催化共同完成的

24.嘌呤核苷酸補(bǔ)救途徑生物合成由____________和__________催化實(shí)現(xiàn)

三.問答題(30分)

1.簡要寫出一下人物在生物化學(xué)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)(6分)

1).Banting 2)Tiselius 3)E.Fisch 4)Calvin 5)Sutherland 6)Gilbert

2.從一植物的水抽提物中發(fā)現(xiàn)了比較理想的抗病毒活性,現(xiàn)欲確定屬哪類生物分子,請(qǐng)運(yùn)用已經(jīng)學(xué)到的生物化學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)一套實(shí)驗(yàn)方案,并簡明寫出理由.(6分)3.從代謝的角度簡要分析哪些物質(zhì)在什么情況下會(huì)引起酮血或酮尿? 4.生物體內(nèi)有哪些循環(huán)屬于“無效循環(huán)”?有什么意義?

5.兩條短肽通過二硫鍵相連,在不進(jìn)行二硫鍵拆封的條件下進(jìn)行Edman法測序,第一個(gè)循環(huán)得到甘氨酸的信號(hào),第二循環(huán)得到胱氨酸和谷氨酸的信號(hào),第三個(gè)循環(huán)得到亮氨酸苯丙氨酸的信號(hào),用肼法確定了兩個(gè)氨基酸為組氨酸和脯氨酸;將二硫鍵拆豐厚測定氨基酸的組成,得到其中的一條為-------[谷氨酸,半胱氨酸,亮氨酸,脯氨酸].并在280nm處有芳香族氨基酸的特征吸收,另一條肽鏈只有四個(gè)氨基酸，請(qǐng)用氨基酸的三字母法寫出該短肽的結(jié)構(gòu)(6分)

1998考研專業(yè)課試卷生物化學(xué)

一.是非題(1.5/27)

1.RNA為單鏈分子,因此受熱后紫外吸收值不會(huì)增加.()2.單糖都符合(CH2O)n式()3.蔗糖可以用來濃縮蛋白樣品.()

4.促甲狀腺素釋放激素,生長素抑制激素,內(nèi)啡肽和激肽都是神經(jīng)激素()5.DNP的作用是抑制ATP的生長()

6.先天缺乏APRT可導(dǎo)致患者的自毀容貌綜合癥()

7.蛋白質(zhì)與SDS充分結(jié)合后,不論分子量的大小,在溶液中的電泳速度是一樣的()8.DTT為強(qiáng)烈的蛋白質(zhì)變性劑()

9.利福平為原核RNA聚合酶的抑制劑()

10.任何一個(gè)蛋白質(zhì)的紫外吸收的峰值都在280nm附近()11.限制性內(nèi)切酶是一種堿基專一性的內(nèi)切核酸酶()12.Km值由酶和底物的相互關(guān)系決定()13.雙鏈DNA在純水中會(huì)自動(dòng)變性解鏈()

14.Pseudogene指只有reading frame而沒有調(diào)控元件()15.分泌型蛋白質(zhì)的信號(hào)肽中必須有堿性氨基酸()16.Pauling提出了蛋白質(zhì)變性為氫鍵的破壞所致()17.卡那霉素的作用為抑制DNA聚合酶的活性()18.蛋白質(zhì)中所有的氨基酸都是L型的.()二填空題(共44分)

1.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定其三級(jí)結(jié)構(gòu)是由美國________用_________的變性和復(fù)性實(shí)驗(yàn)來證明的

2.DNA的半保留復(fù)制機(jī)理是由Meselson和Stahl用________和__________的辦法,于1958年加以證明的

3.a-螺旋中,形成氫鍵的環(huán)內(nèi)共有________個(gè)原子

4.正常生理?xiàng)l件下,蛋白質(zhì)肽鏈上的_________和___________的側(cè)鏈幾乎完全帶正電荷,而_______的側(cè)鏈則部分帶正電荷.5.出去蛋白氧品種鹽分的方法一般為____________和__________.6.從mRNA翻譯到蛋白,需要一套分子轉(zhuǎn)換器,即_________分子,該理論是由______提出來的

7.Pribnow box是指________________________.8.人基因組DNA共有3x10^9個(gè)堿基,拉成一條直線長度為_______________cm

9.雙鏈DNA受熱后260nm處的紫外吸收值增大,最多可以增加到_______倍,此現(xiàn)象稱為____

10.酶動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中Vmax由__________決定

11.酶一共可以分成___類,其中____________不需要富足因子或ATP分子的幫助

12.胰凝乳蛋白酶在_____,______和_______的羧基端切斷肽鏈

13.糖的旋光性是由其結(jié)構(gòu)中的_________所決定的,而糖有無還原性是由其結(jié)構(gòu)中的_______所決定的 14.EMP途徑得以進(jìn)行必須解決________問題,生物可通過__________和_________來解決這一問題

15.胞液中的一分子磷酸二羥丙酮經(jīng)有氧分解最多可產(chǎn)生_________個(gè)ATP分子 16.構(gòu)成脂肪的脂肪酸中常見的必須脂肪酸有___________,___________和___________

17.類固醇化合物都具有________母核結(jié)構(gòu),生物體內(nèi)的類固醇化合物主要包括________及其酯,__________,_________及__________等

18.參與轉(zhuǎn)移和遞氫的維生素有________,________,_________及_________,參與轉(zhuǎn)?；木S生素是_________和__________,轉(zhuǎn)移和利用一碳單位的維生素是_______和_________.19.I型糖尿病是由于________代謝障礙引起的病變,患者先天缺乏__________.20.人體嘌呤堿的分解產(chǎn)物是,過量產(chǎn)生會(huì)引起人類的_______,_______對(duì)______發(fā)生作用而治療者一疾病.21.胰島素分泌的激素有______和_______;對(duì)糖的作用前者表現(xiàn)為________,后者表現(xiàn)為________ 二.綜合題(共29分)

1.生物體如何彌補(bǔ)由于TCA用于合成代謝造成的C4缺乏?(8分)2.核酸代謝的研究有那些可用于抗癌藥物的設(shè)計(jì)上?(8分)

3.已知DNA的260/280值為1.8,RNA的260/280為2.0.今有一不含蛋白等雜質(zhì)的核酸純品,其260/280值為1.9,是問一克該樣品中RNA和DNA各含多少?(注:1OD260的DNA為53微克,1OD260的RNA為40微克)(8分)

4.現(xiàn)有五肽,在280nm處有吸收峰,中性溶液中朝陰極方向泳動(dòng);用FDNB測得與之反應(yīng)的氨基酸為Pro;carboxy-peptidase進(jìn)行處理,的質(zhì)地一個(gè)游離出來的氨基酸為Leu;用胰凝乳蛋白酶處理得到兩個(gè)片段,分別為兩肽和三肽,其中三肽在280nm處有吸收峰;用CNBr處理也得到兩個(gè)片段,分別為兩肽和三肽;用胰蛋白酶處理后游離了一個(gè)氨基酸;組成分析結(jié)果表明,五肽中不含Arg.試定該短肽的氨基酸序列.(5分)

復(fù)旦大學(xué)2003年考研專業(yè)課試卷生物化學(xué)

一、名詞解釋

1、PNO等電點(diǎn)

2、KM

3、酶的競爭性抑制劑

4、糖酵解

5、巴斯德效應(yīng)

6、SOD

7、載脂旦白

8、R-谷氨?；h(huán)

9、逆轉(zhuǎn)錄

10、基因工程

11、內(nèi)含子

12、順式作用元件

13、NF-KB

14、抑癌基因

15、PCR

二、問答題

1、請(qǐng)寫出三羧酸循環(huán)反應(yīng)過程，包括反應(yīng)物，產(chǎn)物及總反應(yīng)。

2、脂肪酸B-氧化過程及乙酰COA的作用

3、PNO結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，并以此說明酶的變構(gòu)效應(yīng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

4、寫出DNA復(fù)制的酶及基本過程

5、原核生物基因表達(dá)調(diào)控的主要方式

6、度舉例說明受體型酪氨酸蛋白激酶途徑

復(fù)旦大學(xué)2001年考研專業(yè)課試卷生物化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)（原上海

醫(yī)科大學(xué)）

一，名詞解釋（40分）1.DNA與CDNA 2.亮AA拉鏈 3.限制性內(nèi)切酶 4.巴斯德效應(yīng) 5.肽單元 6.Ribozyme 7.酮體

8.結(jié)合型膽酸

9.內(nèi)含子與外顯子 10.氧化磷酸化 二，問題（60分）

1.胰島素降低血糖的機(jī)現(xiàn) 2.血氨的來源及去路

3.試述真核生物的RNA前體的加工

4.舉例說明大腸桿菌可誘導(dǎo)操縱子如何運(yùn)作？ 5.什么是遺傳密碼？有什么特點(diǎn)？

復(fù)旦大學(xué)2001年考研專業(yè)課試卷生物化學(xué)專業(yè)

一、名詞解釋

1、domain

2、基因家族

3、motif

4、PCR

5、Ca-gene

6、別構(gòu)酶

7、ATP合成酶

8、波爾效應(yīng)

9、LCAT

10、第二信使

11、基因工程

12、外顯子

13、逆轉(zhuǎn)錄

14、DNA限制性內(nèi)切酶

二、問答題

1、用基因轉(zhuǎn)位解釋抗體產(chǎn)生的多樣性。

2、核蛋白循環(huán)及產(chǎn)生PRO的定位

3、酶的活性調(diào)節(jié)

4、腎上腺素通過信號(hào)傳導(dǎo)途徑促進(jìn)糖原分解的過程。

5、試述HDL與動(dòng)脈粥樣硬化的關(guān)系。6、5-ACCUUAUGGUAG能否作起始密碼，為什么？

7、用于基因無性繁殖質(zhì)粒載體至少需要具備哪些條件?

第四篇：復(fù)旦投毒案

采訪感受

針對(duì)這次復(fù)旦投毒案，我們采訪了若干同學(xué)和老師。從他們對(duì)事件的看法到對(duì)大學(xué)生目前狀況的分析，我發(fā)現(xiàn)當(dāng)代大學(xué)生的現(xiàn)狀不容樂觀。

作為一名大學(xué)生，我認(rèn)為僅僅是為了一些生活瑣事就將朝夕相處的同學(xué)殺害、這樣的行為真是難以理解。但這是林某的性格乖戾、以及缺少同學(xué)、老師、家長心理層面關(guān)心的結(jié)果。這件事更讓大學(xué)生心理素質(zhì)得到了重視。

目前我是一名大三的學(xué)生，反觀自身、發(fā)現(xiàn)大學(xué)生雖然被成為“生活在象牙塔”，但是承擔(dān)的壓力也是來源于四面八方。大三了，同學(xué)們都在制定自己的人生目標(biāo)：讀研、出國、就業(yè)。這些話題在同學(xué)討論中此起彼伏，每一條道路都是一條艱難的道路，還有來自同學(xué)間的壓力，其實(shí)大學(xué)生就如中學(xué)生需要給予心理指導(dǎo)一樣，大學(xué)生也需要成熟的人來指導(dǎo)、排解這些壓力。倘若這個(gè)環(huán)節(jié)被大學(xué)教育直接忽略的話，這種的慘劇就可能會(huì)一再發(fā)生。

這次事件的始作俑者林某，外人都認(rèn)為其雖然不善交際、但并不至于做出殺人這樣的事。后來經(jīng)過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)林某不但不善與人交際、平時(shí)也是很記仇的人，不愿發(fā)泄自己的不快，可見正是這些問題的積攢導(dǎo)致了這一悲劇的發(fā)生。大學(xué)生應(yīng)該學(xué)會(huì)合理排解自己的心理問題，尋求合理的解決途徑，并不是選擇沉默甚至自殺、殺人這樣極端的方式。

對(duì)比之下，再看這次的受害者黃洋。其實(shí)我認(rèn)為這是一名品學(xué)兼優(yōu)的學(xué)生。直博只是體現(xiàn)他優(yōu)秀的一方面。黃洋參與各種課外實(shí)踐活動(dòng)、以及社團(tuán)、比賽。他善于組織規(guī)劃、經(jīng)常鼓勵(lì)剛?cè)肷绲膶W(xué)弟學(xué)妹，教會(huì)他們各種知識(shí)、并且他在喝了有毒的水后還細(xì)心的將飲水機(jī)擦拭，提醒其他同學(xué)不要用飲水機(jī)就，這些行為都證明了他不僅自身優(yōu)秀、也用自己的優(yōu)秀感染著其他人。我認(rèn)為，一名合格的大學(xué)生正應(yīng)如此。品德的高貴遠(yuǎn)比成績要重要的多。

這次事件沉痛且值得反思。大學(xué)生在大學(xué)期間、除了知識(shí)，更應(yīng)該收獲什么？學(xué)校和社會(huì)究竟要如何在這段寶貴的大學(xué)時(shí)間塑造一名合格的社會(huì)青年？我認(rèn)為，大學(xué)中，老師和學(xué)生的聯(lián)系應(yīng)該不僅僅停留在課堂上，課后各個(gè)班的輔導(dǎo)員應(yīng)該多多關(guān)心學(xué)生的生活。從各個(gè)方面了解學(xué)生，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的困惑，或者與同學(xué)建立起友好的師生關(guān)系，在學(xué)生有了困惑和困難時(shí)想到的是向老師咨詢而不是壓抑自己或者報(bào)復(fù)同學(xué)。

從某種意義來說，犯案大學(xué)生對(duì)生命如此冷漠，更多與家庭和學(xué)校的教育脫不了干系，尊重生命敬畏生命這一課尤其需補(bǔ)上，而且該案所引發(fā)的反思不能僅僅止于教育層面

第五篇：大學(xué)物理論文

大學(xué)物理論文

班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名：

摘要:日常生活中，大量的物理現(xiàn)象都存在我們的周圍，我們也時(shí)時(shí)刻刻都在不自覺運(yùn)用物理知識(shí)，所以說，物理學(xué)與我們的生活緊密聯(lián)系。物理學(xué)已經(jīng)成為自然科學(xué)中最基礎(chǔ)的學(xué)科之一。在學(xué)習(xí)物理學(xué)后，可以給很多自然現(xiàn)象一個(gè)解釋和總結(jié)。物理的學(xué)習(xí)和應(yīng)用很是值得一談。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)，聯(lián)系，感悟 正文：

物理學(xué)是研究物質(zhì)世界最基本的結(jié)構(gòu)、最普遍的相互作用、最一般的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及所使用的實(shí)驗(yàn)手段和思維方法的自然科學(xué)。物理伴隨我從初中到大學(xué)，使我對(duì)物理學(xué)的了解更加深入。物理學(xué)使我對(duì)大自然中很多現(xiàn)象有了新的認(rèn)知，使我的視野擴(kuò)大，思維提升。

一、大學(xué)物理和高中物理的區(qū)別和聯(lián)系：

大學(xué)物理和高中物理之間區(qū)別明顯易見。從內(nèi)容上看，中學(xué)物理的內(nèi)容雖然包括了力學(xué)，熱學(xué)，電磁學(xué)，光學(xué)和波五大部分的基礎(chǔ)知識(shí)，所用到數(shù)學(xué)工具也并不多，學(xué)習(xí)的難度較小。而大學(xué)物理的內(nèi)容雖然也是這些內(nèi)容，但知識(shí)在深度和廣度上都有很大加深，同時(shí)，大學(xué)物理也引入里高等數(shù)學(xué)的知識(shí)，大量的使用微積分的數(shù)學(xué)工具。從研究的問題來看，例如，中學(xué)研究的力是恒力，運(yùn)動(dòng)是勻速等，而大學(xué)物理研究的是變力和變速等，這主要是由于數(shù)學(xué)知識(shí)的限制。另外，大學(xué)物理與某些專業(yè)的實(shí)際問題息息相關(guān)，更注重公式的推導(dǎo)和證明。盡管中學(xué)物理與大學(xué)物理的區(qū)別很多，但這兩者也有著一定的聯(lián)系，兩者的聯(lián)系之處就物理的思想。不管是中學(xué)物理還是大學(xué)物理，所學(xué)習(xí)得物理思想是一致，比如說，牛頓三定律，電磁理論，守恒定律與對(duì)稱性，功能轉(zhuǎn)化等這些思想是沒有改變的。

總之，大學(xué)物理是中學(xué)物理的深入。

二、通過學(xué)習(xí)大學(xué)物理，有什么收獲或啟示: 大學(xué)物理的學(xué)習(xí)即將結(jié)束了，在這一年的學(xué)習(xí)中感觸頗多。首先，大學(xué)物理使我對(duì)物理的認(rèn)知提升了一個(gè)層次，大學(xué)物理幫我們解決中學(xué)物理很多不能解決的問題，這就是一個(gè)值得很欣慰的收獲。其次，大學(xué)物理還融入高等數(shù)學(xué)的知識(shí)，因此，在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的同時(shí)，也可以運(yùn)用一下高等數(shù)學(xué)的知識(shí)，更是一件兩全其美的事情。

通過對(duì)物理學(xué)的學(xué)習(xí)，能解釋了自然界很多現(xiàn)象以及生活中很多物體的工作原理。因此，物理學(xué)與我們的生活是不可分割，物理知識(shí)是我們必須得掌握一項(xiàng)技能以及掌握物理的思考問題的方法。

三、哪些物理內(nèi)容與以后的專業(yè)學(xué)習(xí)聯(lián)系更緊密？

我學(xué)習(xí)的專業(yè)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化，在這個(gè)專業(yè)的學(xué)習(xí)中力學(xué)是永遠(yuǎn)不可避免。再強(qiáng)調(diào)力學(xué)重要性也不為過，其中包括：質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)、牛頓定律、動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律、剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)。我們學(xué)習(xí)的《理論力學(xué)》，《流體力學(xué)》，《熱力學(xué)基礎(chǔ)》和《氣體動(dòng)理論》等都離不開物理學(xué)中的力學(xué)。另外，物理學(xué)中機(jī)械波和振動(dòng)與機(jī)械專業(yè)的學(xué)習(xí)也是緊密聯(lián)系的。所以，物理學(xué)對(duì)我的專業(yè)尤其重要，要很好的掌握物理學(xué)的知識(shí)。要學(xué)會(huì)把物理學(xué)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)融匯到一起?？梢?，物理是專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的一項(xiàng)必備工具，物理學(xué)對(duì)專業(yè)學(xué)習(xí)是不可缺少的。

四、你覺得大學(xué)物理應(yīng)該學(xué)什么？怎樣學(xué)？

學(xué)好大學(xué)物理首先必須要有良好的自主學(xué)習(xí)的態(tài)度，學(xué)會(huì)自己獨(dú)立思考。大學(xué)物理會(huì)對(duì)每個(gè)定律、定理和重點(diǎn)公式進(jìn)行詳細(xì)推導(dǎo)，并且要求同學(xué)們能具體掌握其物理思想和解決問題的方法，那么，我們就要熟練掌握推導(dǎo)過程，更重要的是掌握推導(dǎo)過程中的思想。

另外，學(xué)好大學(xué)物理還要具備一項(xiàng)技能-----掌握基本的高等數(shù)學(xué)知識(shí)和理解重要的物理概念。大學(xué)物理的學(xué)習(xí)過程中，高等數(shù)學(xué)是一門必備的工具，所以，我們必須熟練掌握相關(guān)高數(shù)知識(shí)并且學(xué)會(huì)運(yùn)用。

掌握物理學(xué)解決問題的基本思路和物理學(xué)的基本概念和規(guī)律。更重要的是學(xué)會(huì)把物理知識(shí)和規(guī)律運(yùn)用到實(shí)際問題中來解決問題。因此，在求解問題之前必須對(duì)所研究的物理問題建立一個(gè)清晰的模型和了解問題的實(shí)質(zhì)，分析出問題所涉及的物理知識(shí)，從而明確解題的思路和方法。只有這樣，才能在解完題之后留下一些值得回味的東西，體會(huì)到物理問題所蘊(yùn)含的奧妙和涵義，真正掌握物理學(xué)的思想方法。

物理學(xué)與我們的生活有著緊密的聯(lián)系。我們這五彩繽紛世界是不可缺少物理知識(shí)，如果沒有了物理知識(shí)，世界前進(jìn)的步伐將會(huì)被大大停滯。物理學(xué)的基本理論和實(shí)驗(yàn)方法已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用于其他學(xué)科，極大地推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新與革命，極大地促進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展和人類文明的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

1.《物理學(xué)》作者：馬文蔚

高等教育出版社 2.《物理教學(xué)論》作者：袁海泉..高等理科教育出版社