Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

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

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 1 DIELEKTRYKI TADEUSZ HILCZER."— Zapis prezentacji:

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

2 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 2 Wstęp

3 3 Arkadiusz Piekara ( ) August Chełkowski ( ) Stanisław Kielich ( ) Poznańska Szkoła Dielektryków Mistrz i jego uczniowie

4 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 4 Nasycenie dielektryczne

5 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 5 Teoria efektu orientacyjnego

6 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 6 Teoria efektu orientacyjnego

7 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 7 (pierwsze wydanie polskie powstało na podstawie wykładów w Poznaniu) Monografia Fizyka Dielektryków

8 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 8 Budowa materii jest bardzo złożona –ciała materialne zbudowane są z molekuł –molekuły z atomów –atomy z elektronów i jąder atomowych –jądra atomowe z nukleonów –nukleony z kwarków Kwarki i elektrony są uznawane za podstawowe cząstki elementarne Budowa materii

9 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 9 Poziomy opisu materii –makroskopowy –molekularny –atomowy –jądrowy –cząstek elementarnych Z każdym poziomem związany określony zakres energii oddziaływania Rozpatrując określony proces można ograniczyć się do poziomu odpowiedniego dla danego procesu Do opisu klasycznych procesów fizykochemicznych wystarczy atomowy poziom opisu materii Budowa materii

10 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 10 Faza stała: elementy mają przestrzenne uporządkowanie dalekiego zasięgu, charakteryzuje się najwyższą energią oddziaływania Faza gazowa: elementy nie mają żadnego uporządkowania Poziom atomowy trzy podstawowe fazy skupienia (istniejące w określonej temperaturze i ciśnieniu) Budowa materii

11 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 11 Radialny rozkład gęstości atomów potasu w zależności od odległości od wybranego atomu w stanie stałym w stanie ciekłym Budowa materii

12 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 12 Miejsce mezofazy Miejsce kryształu plastycznego Budowa materii

13 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 13 BUDOWA MATERII Dwuwymiarowa sieć kryształu ciała szklistego Budowa materii

14 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 14 W idealnych kryształach uporządkowanie dalekiego obejmuje całą jego objętość Istnieją ciała, w których uporządkowanie dalekiego zasięgu jest zaburzone - przyczyna: struktura danego materiału albo/i czynniki zewnętrzne temperatura ciśnienie Powstają stany przejściowe, których własności fizykochemiczne mogą wykazywać duże podobieństwo: do własności kryształów do własności cieczy Stany przejściowe

15 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 15 Mamy układ N oddziałujących między sobą jednakowych cząstek wzajemny rozkład przestrzenny określają zmienne położenia i orientacji stanowiące zbiory: 3N współrzędnych kartezjańskich: 3N kątów Eulera: (i = 1, 2, 3,...3N) Funkcja opisująca stan danego układu, albo przebieg zjawiska, zmienia się w sposób ciągły: określona w całym obszarze zmienności współrzędnych: - < (x,y,z) < ; 0 ( ); 0 Funkcje rozkładu

16 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 16 Funkcja jest określona w przestrzeni konfiguracyjnej K –każdemu punktowi odpowiada zespół 6N współrzędnych cząstek układu –punkt k i przestrzeni K jest punktem odwzorowania układu Prawdopodobieństwo znalezienia układu w konfiguracji, której punkt odwzorowania znajduje się w objętości dr o orientacji d Funkcje rozkładu

17 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 17 Prawdopodobieństwo, że każda cząstka N i ze zbioru N cząstek znajdzie się w przestrzeni K o współrzędnych zawartych między x i a x i +dx i, y i a y i +dy i, z i i z i +dz i oraz orientacji i i i +d i : Układ znajdzie się na pewno w jakimkolwiek punkcie przestrzeni K (warunek normalizacji) Funkcje rozkładu

18 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 18 Funkcję rozkładu gęstości prawdopodobieństwa f dla układu N oddziałujących ze sobą cząstek opisuje wzór Gibssa: H - całkowita energia układu C - stała, wyznaczana z warunku normalizacyjnego E K - energia kinetyczna cząstek U F - energia potencjalna cząstek w polu zewnętrznym F U N - energia wzajemnego oddziaływania cząstek Funkcje rozkładu

19 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 19 dla układu N nie oddziałujących ze sobą cząstek (UN=0): –rozkład Maxwella prędkości cząstek –rozkład Boltzmana energii cząstek w polu sił zewnętrznych F E K - energia kinetyczna cząstek U F - energia potencjalna cząstek w polu zewnętrznym F Funkcje rozkładu

20 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 20 Prawdopodobieństwo dP dla rozkładu Gibssa: N - liczba cząstek w objętości V Funkcje rozkładu

21 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 21 Liczba cząstek o współrzędnych zawartych w elemencie drd : Znając całkowitą energię układu H można obliczyć średnie statystyczne wartości różnych wielkości występujących w opisie zjawisk Funkcje rozkładu

22 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 22 Średnia statystyczna wartości funkcji Układ N oddziałujących ze sobą cząstek (F 0) Funkcje rozkładu

23 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 23 Średnia statystyczna wartości funkcji Układ N nie oddziałujących ze sobą cząstek (F = 0) –ruch zupełnie chaotyczny, wszelkie konfiguracje są równie prawdopodobne Średniowanie statystyczne sprowadza się do średniowania geometrycznego Funkcje rozkładu

24 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 24 Kondensator elektryczny - układ dwu elektrod (dowolnego kształtu) R źródło prądu miernik prądu kondensator podstawowy obwód elektryczny Podstawowy układ elektryczny

25 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 25 Pomiędzy elektrodami znajduje się: próżnia R źródło prądu miernik prądu Podstawowy układ elektryczny

26 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 26 Pomiędzy elektrodami znajduje się: ciało przewodzące R źródło prądu miernik prądu Podstawowy układ elektryczny

27 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 27 Pomiędzy elektrodami znajduje się: ciało trochę przewodzące R źródło prądu miernik prądu Podstawowy układ elektryczny

28 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 28 Pomiędzy elektrodami znajduje się: ciało bardzo słabo przewodzące R źródło prądu miernik prądu PODSTAWOWY UKŁAD ELEKTRYCZNY Podstawowy układ elektryczny

29 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 29 Równania Maxwella opisują przestrzenne i czasowe zależności wiążące ze sobą pola elektryczne i magnetyczne Opisane przez pola: –wektorowe E (natężenie pola elektrycznego) –wektorowe B (indukcję magnetyczną) Pola E i B opisują siłę Lorentza działającą na dowolny ładunek q znajdujący się w pewnym punkcie przestrzeni r poruszający się z prędkością v: Równania Maxwella

30 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 30 prawo Gaussa prawo Faradaya wynik prawa Biota-Savarta zmodyfikowane prawo Amperea E - wektor nat ęż enia pola elektrycznego B - wektor indukcji magnetycznej J - wektor całkowitej gęstości natężenia prądu – gęstość objętościowa ładunków elektrycznych Równania Maxwella

31 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 31 Równanie ciągłości (dla danego punktu - wypływ prądu ze zmianą w czasie gęstości ładunku) Wielkości i J są źródłami pola E Równania Maxwella są ogólne i nie zawierają żadnych parametrów własności materii Równania Maxwella

32 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 32 Ciała idealne w elektrostatyce: –przewodniki idealne (k = ) –izolatory idealne (k = 0) Wszystkie realne ciała –lepsze lub gorsze przewodniki Ciało wprowadzone do pola E –natychmiast powstaje wewnątrz pole F –pole F wytwarza pewien prąd –powstały prąd wytwarza ładunek powierzchniowy –ładunek powierzchniowy dokładnie znosi pole F Ciało w polu elektrycznym

33 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 33 Ciało w polu E dąży do stanu równowagi –przewodnik stan równowagi w czasie rzędu s –izolator stan równowagi w czasie rzędu dni albo miesięcy Dielektryk izolator w którego wnętrzu może istnieć trwałe pole elektryczne Idealny dielektryk zależności teoretyczne są słuszne, gdy pomiar jest wykonany w czasie krótkim w porównaniu z czasem osiągnięcia stanu równowagi Ciało w polu elektrycznym

34 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 34 dipol układ dwóch różnoimiennych ładunków elektrycznych w odległości r moment elektryczny dipola m = q r zwrot wektora m od ładunku ujemnego do dodatniego ładunek q może być sumą chmury ładunków q i w punkcie r (środek ciężkości ładunków): ciało w polu E uzyskuje moment elektryczny indukowany skutek rozsunięcia środka ciężkości ładunków dodatnich i ujemnych Ciało w polu elektrycznym

35 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 35 Ciało w polu elektrycznym Wektor polaryzacji P liczbowo moment dipolowy jednostki objętości: N - liczba elementów (atomów lub cząsteczek) materii w jednostce objętości q - ładunek jednego elementu d - średnia odległość na jaką pod wpływem pola E rozsuną się ładunki W izolatorze rozsunięcie w obrębie zlokalizowanych elementów materii W przewodnikach oprócz elektronów związanych są elektrony swobodne - mogą się przesuwać na dowolną odległość

36 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 36 Ładunek przesunięty przez pole E przez powierzchnię S (oraz gęstość powstałego ładunku powierzchniowego) zależy od kąta pomiędzy P i N (normalną do powierzchni S) Z objętości V w polu E wypływa ładunek Ciało w polu elektrycznym

37 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 37 polaryzacja P jest funkcją pola E w najprostszym przypadku można przyjąć zależność liniową e stała materiałowa - podatność elektryczna wkład ładunków polaryzacyjnych do całkowitego prądu Ciało w polu elektrycznym

38 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 38 W magnetykach zewnętrzne pole magnetyczne o indukcji B wywołuje magnetyzację M Magnetyzacja M liczbowo moment magnetyczny jednostki objętości Powstają wewnętrzne prądy J mag Całkowity prąd Ciało w polu magnetycznym

39 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 39 Ciało w polu magnetycznym -Magnetyzacja M jest funkcją pola H -W najprostszym przypadku można przyjąć zależność liniową m - stała materiałowa - podatność magnetyczna 0 przenikalność magnetyczna próżni przenikalność magnetyczna

40 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 40 - Równania Maxwella dla ciała izotropowego jednorodnego - Dla dielektryka w próżni związek Maxwella n – współczynnik załamania światła - Dla izotropowego dielektryka doskonałego ( = 1): Ciało w polu magnetycznym

41 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 41 Ciało w polu elektromagnetycznym Równania Maxwella i równania dodatkowe są jednocześnie słuszne, gdy: ciała są jednorodne ciała w polu elektromagnetycznym są nieruchome współczynniki materiałowe są stałe w każdym punkcie pola ogólnie: stałe materiałowe i są tensorami kierunek wektorów D i B nie musi pokrywać się z kierunkami wektorów E i H równania, wiążące ze sobą składowe czterech pól, mogą być nieliniowe

42 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 42 - energia potencjalna cząstki o momencie elektrycznym : - liczba cząstek dN wewnątrz kąta bryłowego d Cząstki o trwałym momencie w polu E

43 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 43 - energia potencjalna cząstki o momencie elektrycznym : - liczba cząstek dN wewnątrz kąta bryłowego d o momentach pod, Cząstki o trwałym momencie w polu E

44 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 44 - energia potencjalna cząstki o momencie elektrycznym : - liczba cząstek dN wewnątrz kąta bryłowego d o momentach pod, Cząstki o trwałym momencie w polu E

45 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 45 - energia potencjalna cząstki o momencie elektrycznym : - liczba cząstek dN wewnątrz kąta bryłowego d o momentach pod, przy założeniu statystyki Boltzmanna: A - stała normowania y – energia w jednostkach kT - kąt bryłowy = cos Cząstki o trwałym momencie m w polu E Cząstki o trwałym momencie w polu E

46 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 46 - średnia wartość rzutu momentu na kierunek E Cząstki o trwałym momencie m w polu E

47 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 47 - średni cos rzutu dipoli na kierunek E - L(y) - funkcja Langevina - wprowadzona przez Langevina w teorii paramagnetyzmu y = E/kT Funkcja Langevina

48 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 48 funkcja Langevina Funkcja Langevina

49 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 49 -francuski fizyk, pedagog, działacz oświatowy - od 1909 profesor Collège de France - od 1934 członek francuskiej Akademii Nauk - prace badawcze dotyczące magnetyzmu, teorii względności, teorii kwantowych teoria dia- i paramagnetyzmu (niezależnie od Einsteina) zależność masy i energii wprowadził pojęcie deficytu masy piezoelektryczny generator ultradźwiękowy do wykrywania łodzi podwodnych -od 1927 badał wpływ ultradźwięków na organizmy żywe Paul Langevin ( )

50 Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 50 -francuski fizyk, pedagog, działacz oświatowy - od 1909 profesor Collège de France - od 1934 członek francuskiej Akademii Nauk - prace badawcze dotyczące magnetyzmu, teorii względności, teorii kwantowych teoria dia- i paramagnetyzmu (niezależnie od Einsteina) zależność masy i energii wprowadził pojęcie deficytu masy piezoelektryczny generator ultradźwiękowy do wykrywania łodzi podwodnych -od 1927 badał wpływ ultradźwięków na organizmy żywe Paul Langevin ( )


Pobierz ppt "Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny) 1 DIELEKTRYKI TADEUSZ HILCZER."

Podobne prezentacje


Reklamy Google