Поляризация диэлектриков. Поляризация конденсированных диэлектриков. Теория Дебая. Теория Онзагера

Страницы работы

Уважаемые коллеги! Предлагаем вам разработку программного обеспечения под ключ.

Опытные программисты сделают для вас мобильное приложение, нейронную сеть, систему искусственного интеллекта, SaaS-сервис, производственную систему, внедрят или разработают ERP/CRM, запустят стартап.

Сферы - промышленность, ритейл, производственные компании, стартапы, финансы и другие направления.

Языки программирования: Java, PHP, Ruby, C++, .NET, Python, Go, Kotlin, Swift, React Native, Flutter и многие другие.

Всегда на связи. Соблюдаем сроки. Предложим адекватную конкурентную цену.

Заходите к нам на сайт и пишите, с удовольствием вам во всем поможем.

Содержание работы

Поляризация диэлектриков

Поляризация – такое состояние вещества, при котором электрический момент некоторого объема этого вещества имеет значение отличное от  нуля, а также сам процесс перехода в это состояние.

При помещении молекулы в электромагнитное поле полярные и неполярные молекулы поляризуются. Поляризация характеризуется величиной электрического момента, появившегося в результате приложения электрического поля.

Диэлектрики делятся на полярные и неполярные.

Во внешнем поле у неполярной молекулы появляется индуцированный дипольный момент, пропорциональный напряженности эл. поля. действующего на молекулу (практически мгновенно – за 10^-13 – 10^-15c). Для газообразных диэлектриков это поле равно внешнему полю

                                                                           

                                                                                           

 – упругая поляризуемость молекулы.

Оценка поляризуемости – модель проводящего шарика радиусом а во внешнем поле.

Таким образом, .

О величине вт. поля. Поле ядра на расстоянии боровского радиуса . Поле, при котором происходит пробой в воздухе

Дипольный момент единицы объема равен

                                                                                                 

В общем случае поляризуемость молекулы – симметричный тензор. Симметрия следует из закона сохранения энергии.

                                                

При изменении поля на dE заряды вт.  молекулы сместятся на . Совершаемая над молекулой работа равна

                                                     

Она идет на приращение энергии деформации молекулы dU. Пусть Е и Р – напряженность поля и дипольный момент в конечном состоянии. Параметр  характеризует переход в это состояние. Промежуточные значения   Приращение энергии равно . После интегрирования

                                                                

                

                                            

После замены индексов

                                            

Откуда следует симметрия тензора

                                                                     

Молекулы полярных диэлектриков имеют постоянный дипольный момент

                                                                                                       

 – расстояние между центрами разноименных зарядов.

Влияние вш. эл. поля и температуры.

Среднее значение проекции дипольного момента на направление напряженности эл. поля (усреднение из-за теплового движения молекул)

                                                                   

– ориентационная поляризуемость.

Общая поляризация полярных молекул

                                                           

Ориентационная поляризуемость тем больше, чем больше дипольный момент  и тем меньше, чем больше Т.

Упругая поляризуемость не зависит от Т.

Вывод формулы Дебая

                                                                 

Проекция дипольного момента на направление поля

                                                                 

Энергия диполя в электрическом поле

                                                              

Число диполей с энергией  u, ориентированных внутри телесного угла (формула Больцмана) , определяемого углами

                                      

Это – в предположении . Для типичных полярных молекул, таких как , спирты, эфиры, , тогда как момент, наведенный в сильном поле (30кВ/см) .

Проекция их дипольного момента

                             

При

Об условии . Пусть ед. СГСЭ. При этом  - значительно больше напряжения пробоя.

Средний дипольный момент одной молекулы

                 

Полный дипольный момент единицы объема

                                                                              (1)

Наличие дипольного момента у молекулы определяется ее симметрией.

Диэлектрическая проницаемость. Связь векторов смещения D, напряженности Е и поляризации Р (дипольный момент ед. объема).

                                                  (2)

(Дипольный момент молекул ед. СГС =1Д.)

Сравнивая (1) и (2), получим ф-лу Дебая

                                                                      (3)

Ей можно придать другой вид. Умножим и разделим обе части (3) на .

Величина  называется молярной поляризацией (см. ф-лу Клаузиуса-Мосотти).  Тогда

                                                                        (4)

Или

                            

Построив зависимость П(1/Т) и определив А и В, можно найти  и a. П определяют, измеряя макроскопические величины  и при нескольких температурах.

Другой способ определения  основан на измерении рефракции.

В оптическом диапазоне ориентационная поляризация несущественна. Ф-ла (3) приобретает более простой вид

                                                             

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Физика
Тип:
Конспекты лекций
Размер файла:
779 Kb
Скачали:
0

Уважаемые коллеги! Предлагаем вам разработку программного обеспечения под ключ.

Опытные программисты сделают для вас мобильное приложение, нейронную сеть, систему искусственного интеллекта, SaaS-сервис, производственную систему, внедрят или разработают ERP/CRM, запустят стартап.

Сферы - промышленность, ритейл, производственные компании, стартапы, финансы и другие направления.

Языки программирования: Java, PHP, Ruby, C++, .NET, Python, Go, Kotlin, Swift, React Native, Flutter и многие другие.

Всегда на связи. Соблюдаем сроки. Предложим адекватную конкурентную цену.

Заходите к нам на сайт и пишите, с удовольствием вам во всем поможем.