DIELEKTRYKI TADEUSZ HILCZER Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)
Obraz molekularny Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)
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)
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)
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)
Molekularny obraz polaryzacji elektrycznej molekuła niedipolowa - atomy rozłożone symetrycznie Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)
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)
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)
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)
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)
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)
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)
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)
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)
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)
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)
- 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)
- 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)
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)
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)
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)
- 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)
- 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)
- przenikalność elektryczna w silnym i słabym polu: Zjawisko nieliniowe - przenikalność elektryczna w silnym i słabym polu: - miara nieliniowości: Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)
- dla bardzo małych wartości De: Zjawisko nieliniowe - dla bardzo małych wartości De: - miara nieliniowości: Tadeusz Hilczer - Dielektryki (wykład monograficzny)