Міністерство освіти і науки Російської Федерації
ФГБОУ ВПО
Калузький державний університет ім. К.Е. Ціолковського
Напрям: педагогічну освіту (фізика)
Контрольна робота з дисципліни:
Фізика конденсованого стану
Тема:
Властивості діелектриків
Виконала: Ільїна Е.Е.
Студент-магістрант, 2 курс
Викладач: Никифоров К.Г.
Калуга, +2014
Зміст
Поляризація діелектриків
Діелектричні втрати
Пробій діелектриків
П'єзоелектрики
Кварц
П'єзоелектричні перетворювачі
Піроелектріки
Діелектрики
Діелектрики-речовини, погано проводять електричний струм. Термін введений Фарадеєм для позначення речовин, в які проникає електричне поле.
Діелектрики це речовини, у яких, ширина забороненої зони занадто велика (кілька еВ), тепловий рух (навіть при високих температурах) не може забезпечити переклад у вільну зону помітного числа електронів. При цьому провідність низька.
Ряд діелектриків проявляють цікаві фізичні властивості. До них відносяться Електрети, п'єзоелектрики, піроелектрики, сегнетоеластікі, сегнетоелектрики, релаксори і сегнетомагнетікі.
Поляризація діелектриків
Діелектрик, поміщений в зовнішнє електричне поле, поляризується під дією цього поля. Поляризацією діелектрика називається процес придбання ним відмінного від нуля макроскопічного дипольного моменту.
Ступінь поляризації діелектрика характеризується векторною величиною, яка називається Поляризованность або вектором поляризації ( P ). Поляризованность визначається як електричний момент одиниці об'єму діелектрика
,
де N - число молекул в об'ємі. Поляризованность P часто називають поляризацією, розуміючи під цим кількісну міру цього процесу.
У діелектриках розрізняють такі типи поляризації: електронну, орієнтаційну і граткову (для іонних кристалів).
Електронний тип поляризації характерний для діелектриків з неполярними молекулами. У зовнішньому електричному полі позитивні заряди усередині молекули зміщуються в напрямі поля, а негативні в протилежному напрямку, в результаті чого молекули набувають дипольний момент, спрямований уздовж зовнішнього поля
Індукований дипольний момент молекули пропорційний напруженості зовнішнього електричного поля, де - поляризованість молекули.
Оріентаціоннний тип поляризації характерний для полярних діелектриків. У відсутність зовнішнього електричного поля молекулярні диполі орієнтовані випадковим чином, так що макроскопічний електричний момент діелектрика дорівнює нулю.
Якщо помістити такий діелектрик в зовнішнє електричне поле, то на молекулу-диполь буде діяти момент сил, прагнучий орієнтувати її дипольний момент в напрямку напруженості поля. Однак повної орієнтації не відбувається, оскільки тепловий рух прагне зруйнувати дію зовнішнього електричного поля.
Така поляризація називається орієнтаційної. Поляризованность в цьому випадку дорівнює, де lt; p gt;- Середнє значення складової дипольного моменту молекули в напрямку зовнішнього поля.
граткову тип поляризації характерний для іонних кристалів. У іонних кристалах (NaCl і т.д.) за відсутності зовнішнього поля дипольний момент кожної елементарної комірки дорівнює нулю (а), під впливом зовнішнього електричного поля позитивні і негативні іони зміщуються в протилежні сторони (б). Кожна комірка кристала стає диполем, кристал поляризується. Така поляризація називається решеточной. Поляризованность в цьому випадку можна визначити як, де - значення дипольного моменту елементарної комірки, n - число осередків в одиниці об'єму.
Діелектричні втрати
Втратами називають ту частину електричної енергії, яка перетворюється в діелектрику в тепло. Т.к. Діелектрики володіють деякою провідністю, в них виділяється джоулево тепло навіть у постійному електричному полі. Під дією змінного поля діелектрики зазвичай нагріваються значно сильніше, ніж під дією такого ж постійного поля. Значний нагрів спостер...
