Điện môi

Đại học Quốc Gia TpHCM Trường Đại học Bách khoa Đại học Quốc Gia TpHCM Trường Đại học Bách khoa Điện Môi v Sự phân cực: v Vectơ phân cực ñiện môi v Liên hệ vectơ phân cực mật ñộ ñiện mặt ñiện tích liên kết v Điện trường ñiện môi v Các ñiện môi ñặc biệt Và hiệu ứng áp ñiện Đại học Quốc Gia TpHCM Trường Đại học Bách khoa Sự phân cực § Sự phân cực ñiện môi tượng ñiện môi ñặt ñiện trường có xuất ñiện tích § Phân tử phân cực: trọng tâm ñiện tích âm dương không trùng § Phân tử không phân cực: trọng tâm ñiện tích âm dương trùng (sự phân bố electron không ñối xúng quanh hạt nhân) Đại học Quốc Gia TpHCM Trường Đại học Bách khoa Ví dụ phân cực § Một vật nhiễm ñiện (ở bên trái) làm cho phần tử bề mặt bị phân cực § Một lược ñược tích ñiện hút mẩu giấy phân cực mẫu giấy Vật cách ñiện Vật mang ñiện Hạt tích ñiện cảm ứng Đại học Quốc Gia TpHCM Trường Đại học Bách khoa Giải thích phân cực § Trường hợp 1: Điện môi cấu tạo phân tử phân cực – Không có E, lưỡng cực xắp xếp hổn ñộn, tổng môment lưỡng cực không, ñiện môi không tích ñiện – Có E, lưỡng cực xắp xếp có trật tự cho moment ñiện quay theo chiều ñiện trường ngoài, ñó bên lòng ñiện môi ñiện tích, nhiên mặt có xuất ñiện tích trái dấu gọi ñiện tích liên kết Đại học Quốc Gia TpHCM Trường Đại học Bách khoa Giải thích phân cực § TH2: Điện môi cấu tạo phân tử không phân cực – Khi chưa có E, phân tử lường cực nên ñiện môi trung hoà ñiện – Khi có E, phân tử ñiện môi ñều trở thành lưỡng cực ñiện lớp vỏ electron phân tử phân bố không ñều § TH3: Điện môi tinh thể – Xem tinh thể phân tử khổng lồ(các mạng ion dương âm lồng vào – Dưới tác dụng E , mạng ion dương di chuyển theo chiều ñiện trường mạng ion âm di chuyển theo chiều ngược lại gây tương phân cực(Phân cực ion) Đại học Quốc Gia TpHCM Trường Đại học Bách khoa Vectơ phân cực ñiện môi § Vectơ phân cực ñiện môi: tổng moment ñiện phần tử có ñơn vị thề tích khối ñiên môi ñồng chất n pe = ∑P ei ∆V n: số phân tử phân cực ñiện môi ∆V: thể tích khối ñiện môi ñồng chất Đại học Quốc Gia TpHCM Trường Đại học Bách khoa Vectơ phân cực ñiện môi § Đối với ñiện môi với phân tử không phân cực phân tử ñều có pe n ∑P ei n pe pe = = = n0 pe ∆V ∆V no : số phân tử ñơn vị V pe = n0 pe = n0αε E = ε χ e E χe: hệ số phân cực ñơn vị V Đại học Quốc Gia TpHCM Trường Đại học Bách khoa Vectơ phân cực ñiện môi § Đối với ñiện môi với phân tử có phân cực công thức thức tính vectơ phân cực ñiện môi là: Pe = ε χ e E Với n0 pe2 χe = 3ε k T § Đối với ñiện môi tinh thể : k: Hằng số Boltzmann T: nhiệt ñộ tuyệt ñối Pe = ε χ e E Đại học Quốc Gia TpHCM Trường Đại học Bách khoa Liên hệ vectơ phân cực mật ñộ ñiện mặt ñiện tích liên kết σ- σ+ - + E - α + ∆S L n § Xem toàn khối trụ lưỡng cực ñiện tạo P ñiện tích liên kết -σ∆S +σ∆S hai ñáy nằm cách ñoạn L Mômen ñiện có ñộ lớn σ∆SL 10 Đại học Quốc Gia TpHCM Trường Đại học Bách khoa Liên hệ vectơ phân cực mật ñộ ñiện mặt ñiện tích liên kết n § Theo ñịnh nghĩa ta có: Pe = § Từ ñó ta nhận ñược: ∑p ei ∆V n ∑p ei = σ∆SL ∆V = ∆SL.cos α σ = Pe cos α = Pen § Kết luận: Mật ñộ ñiện tích liên kết xuất mặt giới hạn có giá trị hình chiếu vectơ phân cực ñiện môi pháp tuyến mặt giới hạn 11 Đại học Quốc Gia TpHCM Trường Đại học Bách khoa Điện trường tổng hợp ñiện môi E = E0 + E ' E = E0 − E ' σ E'= ε0 σ = Pen = ε χ e E E0 E0 E= = + χe ε ε: gọi số ñiện môi E0 + + + + + + + + + + + + - E' E + + + + + + + + + + 12 Đại học Quốc Gia TpHCM Trường Đại học Bách khoa Đường sức ñiện trường ñường cảm ứng ñi qua mặt phân cách hai môi trường E1t = E2t ε2 E1n = E2 n ε1 ε2 D2t = D1t ε1 E1t E1n E2t EO E2n D1n = D2 n 13 Đại học Quốc Gia TpHCM Trường Đại học Bách khoa Điện môi ñặt biệt § Điện môi Sécnhét: – Trong khoảng nhiệt ñộ xác ñịnh ñó: số ñiện môi lớn – Hằng số ñiện môi phụ thuộc vào cường ñộ ñiện trường ñiện môi – Giá trị Pe phụ thuộc vào ñiện trường ñiện môi mà phụ thuộc vào trạng thái phân cực trước ñó Nghĩa tăng E ñến ngưỡng ñó Pe bão hoà Sau ñó ta giảm E ñến không Pe không giảm xuống không mà có giá trị ñó Hiện tượng gọi Phân cực dư hay tượng ñiện trễ 14 Đại học Quốc Gia TpHCM Trường Đại học Bách khoa Hiệu ứng áp ñiện § Hiệu ứng áp ñiện : kéo hay nén tinh thể ñiện môi theo số phương ñặt biệt ñó mặt giới hạn tích ñiện ñiện tích trái dấu § Hiệu ứng ñược sử dụng ñể biến ñổi dao ñộng thành dao ñộng ñiện § Hiệu ứng áp ñiện nghịch: áp hiệu ñiện hai ñầu tinh thể tinh thể bị giãn hay nén § Nếu hiệu ñiện áp vào xoay chiều tinh thể bị kéo nén liên tục Tính chất ñược sử dụng ñể tạo nguồn phát siêu âm 15 Tổng kết v Sự phân cực: tượng ñiện môi ñặt ñiện trường có xuất ñiện tích n v Vectơ phân cực ñiện môi pe = ∑P ei ∆V v Liên hệ vectơ phân cực mật ñộ ñiện mặt ñiện tích liên kết σ = P cos α = P e en v Điện trường ñiện môi v Các ñiện môi ñặc biệt Và hiệu ứng áp ñiện 16 [...]... phân cách giữa hai môi trường E1t = E2t ε2 E1n = E2 n ε1 ε2 D2t = D1t ε1 E1t E1n E2t EO E2n D1n = D2 n 13 Đại học Quốc Gia TpHCM Trường Đại học Bách khoa Điện môi ñặt biệt § Điện môi Sécnhét: – Trong khoảng nhiệt ñộ xác ñịnh nào ñó: hằng số ñiện môi rất lớn – Hằng số ñiện môi phụ thuộc vào cường ñộ ñiện trường trong ñiện môi – Giá trị Pe không những phụ thuộc vào ñiện trường trong ñiện môi mà còn phụ thuộc... sử dụng ñể tạo nguồn phát siêu âm 15 Tổng kết v Sự phân cực: hiện tượng trên thanh ñiện môi ñặt trong ñiện trường có xuất hiện ñiện tích n v Vectơ phân cực ñiện môi pe = ∑P ei 1 ∆V v Liên hệ giữa vectơ phân cực và mật ñộ ñiện mặt của ñiện tích liên kết σ = P cos α = P e en v Điện trường trong ñiện môi v Các ñiện môi ñặc biệt Và hiệu ứng áp ñiện 16 ... tích liên kết xuất hiện trên mặt giới hạn có giá trị bằng hình chiếu của vectơ phân cực ñiện môi trên pháp tuyến của mặt giới hạn 11 Đại học Quốc Gia TpHCM Trường Đại học Bách khoa Điện trường tổng hợp trong ñiện môi E = E0 + E ' E = E0 − E ' σ E'= ε0 σ = Pen = ε 0 χ e E E0 E0 E= = 1 + χe ε ε: gọi là hằng số ñiện môi E0 + + + + + + + + + + + + - E' E + + + + + + + + + + 12 Đại học Quốc Gia TpHCM Trường... sẽ có một giá trị nào ñó Hiện tượng này gọi là Phân cực còn dư hay hiện tượng ñiện trễ 14 Đại học Quốc Gia TpHCM Trường Đại học Bách khoa Hiệu ứng áp ñiện § Hiệu ứng áp ñiện : kéo hay nén tinh thể ñiện môi theo một số phương ñặt biệt nào ñó thì trên mặt giới hạn tích ñiện những ñiện tích trái dấu § Hiệu ứng này ñược sử dụng ñể biến ñổi dao ñộng cơ thành dao ñộng ñiện § Hiệu ứng áp ñiện nghịch: khi áp