DIELEKTRYKI TADEUSZ HILCZER

Prezentacja na temat: "DIELEKTRYKI TADEUSZ HILCZER"— Zapis prezentacji:

1 DIELEKTRYKI TADEUSZ HILCZER
Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

2 Obraz molekularny Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

3 Molekularny obraz polaryzacji elektrycznej
Dielektryk w zewnętrznym polu E ulega polaryzacji – uzyskuje moment elektryczny M Stan spolaryzowanego dielektryka charakteryzuje wektor polaryzacji P - moment jednostki objętości: V - objętość dielektryka Polaryzacja dielektryka P – wypadkowa polaryzacji wszystkich elementów Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

4 Molekularny obraz polaryzacji elektrycznej
atom - dodatnie jądro i ujemna chmura elektronów - w nieobecności pola elektrycznego  środek ciężkości ładunków obu znaków w tym samym punkcie F Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

5 Molekularny obraz polaryzacji elektrycznej
atom F - w polu elektrycznym F układ ładunków ulega deformacji - powstaje dipol ustawiony w kierunku pola F F - pole wewnętrzne działające na atom ae – polaryzowalność elektronowa Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

6 Molekularny obraz polaryzacji elektrycznej
molekuła niedipolowa - atomy rozłożone symetrycznie Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

7 Molekularny obraz polaryzacji elektrycznej
molekuła niedipolowa F - w polu elektrycznym F układ atomów ulega deformacji - powstaje dipol ustawiony w kierunku pola F F - pole wewnętrzne działające na molekułę aa – polaryzowalność atomowa Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

8 Molekularny obraz polaryzacji elektrycznej
molekuła dipolowa - atomy rozłożone niesymetrycznie - w nieobecności pola elektrycznego  środek ciężkości ładunków obu znaków nie jest w tym samym punkcie - istnieje trwały moment dipolowy - trwałe momenty dipolowe zespołu molekuł rozłożone przypadkowo - wypadkowy moment dipolowy zespołu molekuł jest równy zeru Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

9 Molekularny obraz polaryzacji elektrycznej
molekuła dipolowa F - w polu elektrycznym F zespół molekuł ulega uporządkowaniu - powstaje wypadkowy dipol ustawiony w kierunku pola F F - pole wewnętrzne działające na zespół molekuł ad – polaryzowalność dipolowa Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

10 Molekularny obraz polaryzacji elektrycznej
dielektryk makroskopowy - istnieją ładunki swobodne obu znaków - w nieobecności pola elektrycznego  środek ciężkości ładunków obu znaków jest w tym samym punkcie Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

11 Molekularny obraz polaryzacji elektrycznej
dielektryk makroskopowy F - w polu elektrycznym F ładunki swobodne się przemieszczają - powstaje wypadkowy dipol ustawiony w kierunku pola F F - pole wewnętrzne działające na ładunki swobodne as – polaryzowalność ładunków swobodnych Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

12 Molekularny obraz polaryzacji elektrycznej
polaryzowalność deformcyjna d - elektronowa  przesunięcie chmury elektronowej względem jądra - atomowa  zmiana położeń atomów w molekule polaryzowalność orientcyjna dip - dipolowa  orientacja trwałych dipoli molekularnych  polaryzowalność ładunków swobodnych sc - przemieszczenie ładunków swobodnych w dielektryku  = d + dip + sc Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

13 Molekularny obraz polaryzacji elektrycznej
Dielektryk idealny - polaryzacja elektronowa Pe - każdy atom polaryzuje się na skutek deformacji powłoki elektronowej - polaryzacja atomowa Pa - spolaryzowane atomy przesunięte ze swych położeń pierwotnych - polaryzacja dipolowa Pd – porządkowanie ustawienia trwałych dipoli Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

14 Molekularny obraz polaryzacji elektrycznej
Dielektryk realny - polaryzacja elektronowa Pe - każdy atom polaryzuje się na skutek deformacji powłoki elektronowej - polaryzacja atomowa Pa - spolaryzowane atomy przesunięte ze swych położeń pierwotnych - polaryzacja dipolowa Pd – porządkowanie ustawienia trwałych dipoli - polaryzacja ładunku swobodnego Ps – przemieszczanie się ładunku swobodnego Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

15 Molekularny obraz polaryzacji elektrycznej
- polaryzacja deformacyjna Pdef we wszystkich dielektrykach - polaryzacja orientacyjna Por tylko w dielektrykach dipolowych - polaryzacja całkowita P: Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

16 Molekularny obraz polaryzacji elektrycznej
- wektor polaryzacji P  suma wektorowa składowych na kierunek pola E trwałych momentów dipolowych i momentów deformacyjnych przypadających na jednostkę objętości: m - całkowity moment elektryczny molekuły N’ - liczba molekuł w dielektryku N - średnia liczba molekuł w jed­nostce objętości – rzut na kierunek pola E Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

17 - dielektryk znajduje się w zewnętrznym polu E
Pole wewnętrzne - dielektryk znajduje się w zewnętrznym polu E - każda molekuła jest pod wpływem pola wewnętrznego F  E - mikroskopowo dielektryk nie jest ośrodkiem ciągłym o przenikalności elektrycznej e - każda molekuła jest w polu oddziaływania sąsiednich molekuł spolaryzowanych w zewnętrznym polu E - średnia statystyczna w pierwszym przybliżeniu proporcjonalna do pola F: średnia statystyczna polaryzowalności orientacyjnej molekuły dipolowej Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

18 - polaryzacja deformacyjna nie doznaje nasycenia
Pole wewnętrzne - w bardzo silnych polach E praktycznie wszystkie dipole mają kierunek pola E - dalsze zwiększanie pola E nie powoduje wzrostu polaryzacji orientacyjnej  nasycenie - polaryzacja deformacyjna nie doznaje nasycenia Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

19 Związek z przenikalnością elektryczna
- przenikalność elektryczna e - stosunek wektora indukcji elektrycznej D do wektora natężenia pola E: - w przypadku silnych pól E – „dynamiczna” przenikalność elektryczna: - wektor D związany z wektorami E i P: Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

20 Związek z przenikalnością elektryczna
określenia spotykane w teorii dielektryków – słuszne dla jednego rodzaju cząstek: - polaryzacja właściwa: - polaryzacja właściwa orientacyjna i deformacyjna: Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

21 Związek z przenikalnością elektryczna
określenia spotykane w teorii dielektryków – słuszne dla jednego rodzaju cząstek: - polaryzacja molowa: - polaryzacja molowa orientacyjna i deformacyjna: NA – stała Avogadro Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

22 - przenikalność elektryczna jest nieliniową funkcją pola E
Zjawisko nieliniowe - przenikalność elektryczna jest nieliniową funkcją pola E - nieliniową zależność e(E) charakteryzuje różnica: eE - przenikalność elektryczna w silnym polu e0 - przenikalność elektryczna w słabym polu - moment dipolowy deformacyjny p jest liniową funkcja pola E - nieliniowy efekt w dielektrykach  głównie polaryzacja orientacyjna Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

23 - średni rzut jest nieliniową funkcją pola
Zjawisko nieliniowe - średni rzut jest nieliniową funkcją pola - przybliżona liniowość - dla niezbyt silnego pola E - rozwinięcie w szereg potęgowy dookoła wartości F = 0 - pozostają tylko nieparzyste potęgi pola F: Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

24 - przenikalność elektryczna w silnym i słabym polu:
Zjawisko nieliniowe - przenikalność elektryczna w silnym i słabym polu: - miara nieliniowości: Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)

25 - dla bardzo małych wartości De:
Zjawisko nieliniowe - dla bardzo małych wartości De: - miara nieliniowości: Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)