Dielektryki i stała dielektryczna - Warsaw University of...

19
Pojemność Stosunek ładunku Q do różnicy potencjałów ΔV (napięcia U), którą wytwarza ten ładunek, będziemy nazywali pojemnością C układu, a sam układ kondensatorem. U Q ΔV Q C R Q V R Q E 0 2 0 4 4 Układ Ziemia – naładowana kula R Q R Q C 0 0 4 4 C ≈ 710 F

Transcript of Dielektryki i stała dielektryczna - Warsaw University of...

Page 1: Dielektryki i stała dielektryczna - Warsaw University of Technologywrobel/SIMR/Fizyka1/F1-12-Dielektryki.pdf · 2013. 1. 8. · Dielektryki niepolarne Polaryzowalność Polaryzacja

Pojemność

Stosunek ładunku Q do różnicy potencjałów ΔV (napięcia U), którą wytwarza ten ładunek, będziemy nazywali pojemnością C układu, a sam układ kondensatorem.

U

Q

ΔV

QC

R

QV

R

QE

0

2

0

4

4

Układ Ziemia – naładowana kula

RQ

RQC 0

0 44

C ≈ 710 F

Page 2: Dielektryki i stała dielektryczna - Warsaw University of Technologywrobel/SIMR/Fizyka1/F1-12-Dielektryki.pdf · 2013. 1. 8. · Dielektryki niepolarne Polaryzowalność Polaryzacja

Pojemność

b

a

ab xE(x)ΔVU d

U

Q

ΔV

QC

const.0

E

S

QE

0000 22

S

Qdx

S

QxEΔV

d

0

d

0 00 dd

d

SC 0ε

Page 3: Dielektryki i stała dielektryczna - Warsaw University of Technologywrobel/SIMR/Fizyka1/F1-12-Dielektryki.pdf · 2013. 1. 8. · Dielektryki niepolarne Polaryzowalność Polaryzacja

Łączenie kondensatorów

1 / CW = 1 / C1 + 1/ C2

i iZ CC

11

CW = C1 + C2

i

iZ CC

Page 4: Dielektryki i stała dielektryczna - Warsaw University of Technologywrobel/SIMR/Fizyka1/F1-12-Dielektryki.pdf · 2013. 1. 8. · Dielektryki niepolarne Polaryzowalność Polaryzacja

Energia kondensatorów.

Energia zgromadzona w kondensatorze:

UΔVQ

W

2

QU

2

CU

C2

QE

C2

Qqq

C

1q

C

qqUW

22

C

2Q

0

Q

0

Q

0

dddC

2

ε

2

ε

200

2

2

222el E

Sd

dES

Sd

1CU

V

Różnica potencjałów powstała między

naładowanymi ciałami jest proporcjonalna do

wartości ładunku. Dla różnych układów

wytworzenie identycznej różnicy potencjałów

wymaga jednak przeniesienia różnej ilości

ładunku elektrycznego.

Page 5: Dielektryki i stała dielektryczna - Warsaw University of Technologywrobel/SIMR/Fizyka1/F1-12-Dielektryki.pdf · 2013. 1. 8. · Dielektryki niepolarne Polaryzowalność Polaryzacja

Dielektryki

C = d

E =

Page 6: Dielektryki i stała dielektryczna - Warsaw University of Technologywrobel/SIMR/Fizyka1/F1-12-Dielektryki.pdf · 2013. 1. 8. · Dielektryki niepolarne Polaryzowalność Polaryzacja

Dielektryki

C = d

E =

Page 7: Dielektryki i stała dielektryczna - Warsaw University of Technologywrobel/SIMR/Fizyka1/F1-12-Dielektryki.pdf · 2013. 1. 8. · Dielektryki niepolarne Polaryzowalność Polaryzacja

Dielektryki i stała dielektryczna

Page 8: Dielektryki i stała dielektryczna - Warsaw University of Technologywrobel/SIMR/Fizyka1/F1-12-Dielektryki.pdf · 2013. 1. 8. · Dielektryki niepolarne Polaryzowalność Polaryzacja

Dielektryki i stała dielektryczna

Wektor indukcji Względna przenikalność

elektryczna

Podatność elektryczna

Statyczna przenikalność dielektryczna

Page 9: Dielektryki i stała dielektryczna - Warsaw University of Technologywrobel/SIMR/Fizyka1/F1-12-Dielektryki.pdf · 2013. 1. 8. · Dielektryki niepolarne Polaryzowalność Polaryzacja

Dielektryki i stała dielektryczna

Wektor indukcji Względna przenikalność

elektryczna

Podatność elektryczna

Statyczna przenikalność dielektryczna

Page 10: Dielektryki i stała dielektryczna - Warsaw University of Technologywrobel/SIMR/Fizyka1/F1-12-Dielektryki.pdf · 2013. 1. 8. · Dielektryki niepolarne Polaryzowalność Polaryzacja

Materia w polu elektrycznym

l

qp

Ep

α

Page 11: Dielektryki i stała dielektryczna - Warsaw University of Technologywrobel/SIMR/Fizyka1/F1-12-Dielektryki.pdf · 2013. 1. 8. · Dielektryki niepolarne Polaryzowalność Polaryzacja

Dielektryki polarne

Elektryczny moment dipolowy:

W polu zewnętrznym na

dipol działa moment siły:

Page 12: Dielektryki i stała dielektryczna - Warsaw University of Technologywrobel/SIMR/Fizyka1/F1-12-Dielektryki.pdf · 2013. 1. 8. · Dielektryki niepolarne Polaryzowalność Polaryzacja

Dielektryki niepolarne

Polaryzowalność

Polaryzacja ładunkiem przestrzennym zachodzi, kiedy nośniki ładunku (jony) gromadzą się na

niejednorodnościach ośrodka, np. na granicach obszarów o różnej wartości stałej dielektrycznej.

Polaryzacja jonowa występuje w substancjach o wiązaniu

jonowym, takich jak chlorek sodu NaCl, zbudowanych z dwu

rodzajów jonów. Dochodzi do wzajemnego przesunięcia

podsieci kationowej i anionowej

Polaryzacja elektronowa: obojętne

elektrycznie atomy mogą w

zewnętrznym polu elektrycznym stać

się dipolami wskutek zniekształcenia

chmury elektronowej wywołanego

polem zewnętrznym.

Page 13: Dielektryki i stała dielektryczna - Warsaw University of Technologywrobel/SIMR/Fizyka1/F1-12-Dielektryki.pdf · 2013. 1. 8. · Dielektryki niepolarne Polaryzowalność Polaryzacja

Wzór Clausiusa-Mosottiego

Pole lokalne (od sąsiednich

dipoli) jest silniejsze od pola

zewnętrznego

Wzór Clausiusa-Mosottiego (dielektryki niepolarne)

gęstość

masa molowa

Liczba

Avogadro

Page 14: Dielektryki i stała dielektryczna - Warsaw University of Technologywrobel/SIMR/Fizyka1/F1-12-Dielektryki.pdf · 2013. 1. 8. · Dielektryki niepolarne Polaryzowalność Polaryzacja

Ferroelektryki

Prawo Curie-Weissa

Page 15: Dielektryki i stała dielektryczna - Warsaw University of Technologywrobel/SIMR/Fizyka1/F1-12-Dielektryki.pdf · 2013. 1. 8. · Dielektryki niepolarne Polaryzowalność Polaryzacja

Ferroelektryki

Pamięć FRAM - Fujitsu (Cebit 2006):

30.000 razy szybsza niż EEPROM,

100.000 razy więcej cykli zapisu/odczytu

200 razy mniejsze zużycie energii

Page 16: Dielektryki i stała dielektryczna - Warsaw University of Technologywrobel/SIMR/Fizyka1/F1-12-Dielektryki.pdf · 2013. 1. 8. · Dielektryki niepolarne Polaryzowalność Polaryzacja

Piezoelektryki

Przyłożenie nacisku do kryształu kwarcu w pewnych kierunkach powoduje

powstanie ładunku elektrycznego na powierzchni kryształu. Ładunek jest wprost

proporcjonalny do ciśnienia.

Page 17: Dielektryki i stała dielektryczna - Warsaw University of Technologywrobel/SIMR/Fizyka1/F1-12-Dielektryki.pdf · 2013. 1. 8. · Dielektryki niepolarne Polaryzowalność Polaryzacja

Piezoelektryki - zastosowania

Najczęściej stosowane piezoelektryki:

- Układ tytanian ołowiu-cyrkonianołowiu (PZT);

- Tytanian ołowiu(PbTiO2);

- Tytanian baru (BaTiO3);

- Polimery (polifluorek winylidenu PVDF).

Page 18: Dielektryki i stała dielektryczna - Warsaw University of Technologywrobel/SIMR/Fizyka1/F1-12-Dielektryki.pdf · 2013. 1. 8. · Dielektryki niepolarne Polaryzowalność Polaryzacja

Piezoelektryki - zastosowania

Sensory

piezoelektryczne

Mini - wentylator

Precyzyjne

pozycjonowanie

Głośniki

Przetwornik drgań

Page 19: Dielektryki i stała dielektryczna - Warsaw University of Technologywrobel/SIMR/Fizyka1/F1-12-Dielektryki.pdf · 2013. 1. 8. · Dielektryki niepolarne Polaryzowalność Polaryzacja

Każdy z wtryskiwaczy składa się ze stosu piezoelektrycznych elementów

ceramicznych. Kiedy do stosu przyłożone jest napięcie, elementy

rozszerzają się, co pozwala wtrysnąć paliwo do cylindra. Technika ta

umożliwia wtryskiwanie większej ilości paliwa w czasie krótszym niż

tradycyjnie stosowane wtryskiwacze.

(...) Toyota D-4D Clean Power wykorzystuje

system common rail z piezoelektrycznymi

wtryskiwaczami paliwa działającymi pod

ciśnieniem 180 MPa, najwyższym z dostępnych

obecnie systemów piezoelektrycznych (...)

www.toyotaclub.hg.pl/2004-Paris.htm

Piezoelektryki - zastosowania

„Inteligentny” sprzęt

sportowy - firma Head