BÀI GIẢNG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG - CHƯƠNG 3 ĐIỆN MÔI docx

Bi giảng Vật lý đại cơng Tác giả: PGS. TS Đỗ Ngọc Uấn Viện Vật lý kỹ thuật Trờng ĐH Bách khoa H nội Chơng III Điện môi Trong điện môi không có điện tích tự do, các điện tích hầu nh cố định tại chỗ, chúng chỉ có thể dịch chuyển khoảng cách rất nhỏ quanh vị trí cố định. 1.1. Hiện tợng phân cực điện môi: Trên thanh điện môi B xuất hiện các điện tích trong điện trờng 1. Sự phân cực của chất điện môi Trên thanh điện môi điện tích xuất hiện ở đâu định xứ tại đó -> gọi l điện tích liên kết - - - - - + + + + + Điện tích liên kết sinh ra điện trờng phụ E 'E r 0 E r 'EEE 0 r r r += Điện trờng trong điện môi: 1.2.Phân tử không phân cực v phân tử phân cực a. Phân tử không phân cực: Tâm điện tích âm v tâmđiệntíchdơng trùng nhau b. Phân tử phân cực: Khi cha có điện trờng ngoi tâm của hai loại điện tích đã không trùng nhau -> Phân tử không phân cực: H 2 , N 2 , CCl 4 Phân cực trong điện trờng ngoi: Ep 0e r r = -+ - + độ phân cực H 2 O, NH 3 , CH 3 Cl, NaCl v.v Điện trờng ngoi không ảnh hởng đến độ lớn của m chỉ có thể lm định hớng nó theo tác dụng của điện trờng e p r + - - - - ei p r e p r + 1.3. Giải thích hiện tợng phân cực Điện môi gồm các phân tử phân cực Phân cực trong điện trờng ngoi E r 0P e = r 0P e r Điện môi gồm các phân tử không phân cực: Dới tác dụng của điện trờng ngoi các phân tử bị phân cực thnh các lỡng cực điện Trên mặt giới hạn xuất hiện điện tích liên kết Véc tơ phân cực = tổng hợp của các véc tơ phân cực của các phân tử. + + + + - - - - §iÖn m«i lμ tinh thÓ ion: hai m¹ng ion +,- dÞch ®i víi nhau d−íi t¸c dông cña ®iÖn tr−êng A + B - 2. VÐc t¬ ph©n cùc ®iÖn m«i A + B - E r 0P e ≠ r §Þnh nghÜa: §¹i l−îng ®o b»ng tæng c¸c m«men l−ìng cùc ®iÖn cña mét ®¬n vÞ thÓ tÝch: V p P n 1i ei e Δ = ∑ = r r EnpnP 00e0e r r r αε== EP e0e r r χε= kT3 pn n 0 2 e0 0e ε =α=χ HÖ sè ph©n cùc ®iÖn m«i χ e kh«ng thø nguyªn, kh«ng phô thuéc vμoE. §èi víi ®iÖn m«i cã ph©n tö ph©n cùc víi ®iÖn tr−êng ngoμiyÕu: Khi E lín P e tiÕn tíi b·o hoμ v× c¸c vÐc t¬ ph©n cùc ®Òu song theo ®iÖn tr−êng. e0 e e pn V pn P r r r = Δ = ⇒ nhau nh− e p r P e E 2.2. Liên hệ giữa véc tơ phân cực điện môi với mậtđộđiệnmặtcủacácđiệntíchliênkết V |p| |P|P n 1i ei ee == = r r +- +- +- e P r n r -+ S L SL'|p| n 1i ei = = r V=S.Lcos = cos ' P e =P e .cos=P en Mật độ điện tích của các điện tích liên kết trên mặtgiớihạn củakhốiĐM cótrịsốbằnghình chiếu của véctơphâncựcđiện môi lên pháp tuyến mặt đó 3. §iÖn tr−êng tæng hîp trong ®iÖn m«i + + + + - - - - +σ’ + + + -σ’ - - - 0 E r 'E r 'EEE 0 r rr += 3.1. §iÖn m«i trong ®iÖn tr−êng E 0 σ’xuÊt hiÖn trªn bÒ mÆt E = E 0 -E’ σ’=P en =ε 0 χ e E n = ε 0 χ e E E’=σ’/ε 0 = χ e EE=E 0 -χ e E E=E 0 /(1+χ e )= E 0 / ε 1+χ e = ε C−êng®é®iÖntr−êng trong ®iÖn m«i gi¶m ®i ε so víi trong ch©n kh«ng 3.2. Liên hệ giữa véc tơ cảm ứng điện v véc tơ phân cực điện môi ED 0 r r = e 1 + = E)1(D e0 r r += EED e00 r rr += e0 PED r r r += ED 0 r r = EP e0e r r = Chỉ dùng trong môi trờng đồng chất đẳng hớng [...]... thuận điện (nh các điện môi bình thờng) lớn khi T thấp , max đạt tới 10000, phụ thuộc vo E max T~80 E T Pe phụ thuộc vo E: P tăngrtới bão ho r r Pe D= E+P 0 Eb E Đờng cong điện trễ: chỉ có ở Xéc nhét điện không có ở điện môi thờng e E>Eb => Pe bão ho => D ~E Miền phân cực tự nhiên 5 Hiệu ứng áp điện 5.1 Hiệu ứng áp điện thuận: Khi nén hoặc kéo giãn xéc nhét điện -> phân cực điện môi: xuất hiện điện. . .3. 2 Liên hệ giữa véc tơ cảm ứng điện v véc tơ phân cực điện môi r r = 1 + e D = 0 E r r D = 0 (1 + e ) E r r r D = 0 E + 0e E r r r D = 0 E + Pe r r D = 0 E Chỉ dùng trong môi trờng r r Pe = 0 e E đồng chất đẳng hớng 4 Điện môi đặc biệt 4.1 Xéc nhét điện: phát hiện năm 1 93 0 -3 4 Có tính chất đặc biệt: miền phân cực tự nhiên, mỗi miền ny có véc tơ phân cực tự phát khi E=0 Nhiệt độ Qui-ri... ~E Miền phân cực tự nhiên 5 Hiệu ứng áp điện 5.1 Hiệu ứng áp điện thuận: Khi nén hoặc kéo giãn xéc nhét điện -> phân cực điện môi: xuất hiện điện tích trái dấu trên mặt - + + + + + + + + - 5.2 Hiệu ứng áp điện nghịch: Chịu tác dụng điện trờng => biến dạng ứng dụng: Đầu dò thu phát siêu âm d 6 c ~ U,f d = = 2 2f 6 10 c 5.10 ( mm / s) f = = ~ 2,5 Hz d 2d 2d ( mm) . nhiªn 5. Hiệu ứng áp điện 5.1. Hiệu ứng áp điện thuận: Khi nén hoặc kéo giãn xéc nhét điện -& gt; phân cực điện môi: xuất hiện điện tích trái dấutrênmặt + + + + - - - - - - - - + + + + 5.2. HiÖu. phân cực điện môi: Trên thanh điện môi B xuất hiện các điện tích trong điện trờng 1. Sự phân cực của chất điện môi Trên thanh điện môi điện tích xuất hiện ở đâu định xứ tại đó -& gt; gọi l điện. các điện tích liên kết trên mặtgiớihạn củakhốiĐM cótrịsốbằnghình chiếu của véctơphâncựcđiện môi lên pháp tuyến mặt đó 3. §iÖn tr−êng tæng hîp trong ®iÖn m«i + + + + - - - - +σ’ + + + - ’ - - - 0 E r 'E r 'EEE 0 r rr += 3. 1.