7 trang 8 lượt tải

Chương 3 Điện môi môn Vật lý đại cương | Học viện Báo chí và Tuyên truyền

15

Chương 3 Điện môi môn Vật lý đại cương | Học viện Báo chí và Tuyên truyền

Môn: Vật lý đại cương 22 tài liệu

Trường: Học viện Báo chí và Tuyên truyền 2.6 K tài liệu

Tác giả:

Profile

Hiếu Nguyễn

5 ngày trước
Tải xuống
Báo cáo
Danh sách Quiz
Tải xuống
/7
CHƯƠNG III: ĐIỆN MÔI
§1. HIỆN TƯỢNG PHÂN CỰC ĐIỆN MÔI
§2. CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG VÀ ĐIỆN CẢM TRONG ĐIỆN MÔI
§3. ĐIỆN MÔI ĐẶC BIỆT
I. Hiện tượng
II. Vectơ mômen lưỡng cực điện
III. Vectơ phân cực điện môi và liên hệ với mật độ điện tích mặt liên kết
I. Điện môi Secnhet
II. Hiệu ứng áp điện
1
A
B
C
Quả cầu điện môi
Fundamentals of Physics, D. Halliday, Wiley, 2013
§1. HIỆN TƯỢNG PHÂN CỰC ĐIỆN MÔI
A
B
C
Quả cầu kim loại
Có thể di chuyển tự do được
Không thể di chuyển tự do được
I. Hiện tượng
2
§1. HIỆN TƯỢNG PHÂN CỰC ĐIỆN MÔI
E′
+
+
+
-
-
-
E
in
= E
0
+ E′ ≠ 0
E
0
E′
I. Hiện tượng
−σ′
+σ′
+
+
+
-
-
-
E
in
= E
0
+ E′ = 0
E
0
E
0
E
0
E
0
E
0
−σ
+σ
E′
3
§1. HIỆN TƯỢNG PHÂN CỰC ĐIỆN MÔI
p
e
= ϵ
0
. α . E
H
2
, O
2
, N
2
, CCl
4
1. Hiện tượng phân cực điện môi với phân tử không tự phân cực
II. Vectơ mômen lưỡng cực điện
E
0
=
0
E
0
≠
0
4
§1. HIỆN TƯỢNG PHÂN CỰC ĐIỆN MÔI
p
e
= q . ℓ
H
2
O, NH
3
, HCl, CH
3
Cl, . . .
2. Hiện tượng phân cực điện môi với phân tử tự phân cực
II. Vectơ mômen lưỡng cực điện
E
0
=
0
E
0
≠
0
5
§1. HIỆN TƯỢNG PHÂN CỰC ĐIỆN MÔI
1. Định nghĩa véctơ phân cực điện môi
P
e
=
∑
n
i=1
p
ei
ΔV
•
Định nghĩa: Véctơ phân cực điện môi là một đại lượng đo bằng
tổng các mômen điện của các phân tử có trong một đơn vị thể
tích của khối điện môi:
P
e
p
ei
III. Véctơ phân cực điện môi và liên hệ với mật độ điện tích
mặt liên kết
6
P
e
= ϵ
0
. χ
e
. E
χ
e
= n
0
. α ⟹
§1. HIỆN TƯỢNG PHÂN CỰC ĐIỆN MÔI
P
e
=
∑
n
i=1
p
ei
ΔV
•
Điện môi có phân tử không tự phân cực:
p
ei
=
p
e
•
Điện môi có phân tử tự phân cực:
⇒ P
e
= ϵ
0
. χ
e
. E
χ
e
⟹
P
e
= ϵ
0
. χ
e
. E
•
Điện môi tinh thể:
1. Định nghĩa véctơ phân cực điện môi
III. Véctơ phân cực điện môi và liên hệ với mật độ điện tích
mặt liên kết
7
2. Liên hệ véctơ phân cực điện môi và mật độ điện tích mặt
liên kết
§1. HIỆN TƯỢNG PHÂN CỰC ĐIỆN MÔI
P
e
=
∑
n
i=1
p
ei
ΔV
⇒ σ′ = P
e
. cosα ≡ P
e
n
= ϵ
0
. χ
e
. E
n
E
P
e
n
L
⇒ P
e
=
σ′ . ΔS .
L
L . ΔS . cosα
(q = σ . ΔS)
−q
+q
ΔS
III. Véctơ phân cực điện môi và liên hệ với mật độ điện tích
mặt liên kết
8
§1. HIỆN TƯỢNG PHÂN CỰC ĐIỆN MÔI
σ′ = P
e
. cosα ≡ P
e
n
= ϵ
0
. χ
e
. E
n
E
P
e
n
L
2. Liên hệ véctơ phân cực điện môi và mật độ điện tích mặt
liên kết
III. Véctơ phân cực điện môi và liên hệ với mật độ điện tích
mặt liên kết
+σ
−σ
9
+σ
−σ
−σ′
+σ′
K
+
+
+
+
-
-
-
-
E
0
E′
E = E
0
+ E
′
⇒ E = E
0
− E′
(
do
E ′ ↑ ↓
E
0
)
§2. CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG VÀ ĐIỆN CẢM
TRONG ĐIỆN MÔI
I. Véctơ cường độ điện trường
E =
E
0
+
E ′
10
+σ
−σ
−σ′
+σ′
K
+
+
+
+
-
-
-
-
E
0
E′
E = E
0
+ E
′
E′ =
σ′
ϵ
0
=
ϵ
0
. χ
e
. E
ϵ
0
= χ
e
E
E =
E
0
1 + χ
e
=
E
0
ϵ
=
σ
ϵ
0
ϵ
§2. CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG VÀ ĐIỆN CẢM
TRONG ĐIỆN MÔI
(
ϵ = 1 + χ
e
)
E =
U
d
σ′ = ϵ
0
χ
e
E = ϵ
0
(ϵ − 1)E
σ = ϵ
0
ϵE
I. Véctơ cường độ điện trường
11
Hằng số điện môi và điện áp đánh thủng
của một số chất ở nhiệt độ 20
0
C
Vật liệu
Hằng số điện môi
ϵ
Điện áp đánh thủng (10
6
V/m)
College Physics, A. Giambattista et al., McGraw-Hill, 2010
BaTiO
3
SrTiO
3
12
D = ϵ
0
. ϵ .
E
⇒
D = ϵ
0
.
E +
P
e
(
ϵ = 1 + χ
e
)
(
P
e
= ϵ
0
. χ
e
.
E
)
§2. CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG VÀ ĐIỆN CẢM
TRONG ĐIỆN MÔI
= ϵ
0
.
(
1 + χ
e
)
.
E = ϵ
0
.
E + ϵ
0
. χ
e
.
E
I. Véctơ cường độ điện trường
II. Vectơ cảm ứng điện
13
1. Có hằng số điện môi lớn, phụ thuộc nhiệt độ.
I. Điện môi Secnhet
§3. ĐIỆN MÔI ĐẶC BIỆT
14
1. Có hằng số điện môi lớn, phụ thuộc nhiệt độ
2. Hằng số điện môi phụ thuộc cường độ điện trường.
Véctơ phân cực điện môi phụ thuộc điện trường
ϵ
E
P
e
0
E
b
P
e
b
I. Điện môi Secnhet
§3. ĐIỆN MÔI ĐẶC BIỆT
15
§3. ĐIỆN MÔI ĐẶC BIỆT
3. Véctơ phân cực
điện môi còn
phụ thuộc vào
trạng thái phân
cực trước đó
của điện môi
Chu trình điện trễ
DD
DD
DD
DD
P
e
P
ed
P
eb
E
k
0
E
b
E
I. Điện môi Secnhet
16
§3. ĐIỆN MÔI ĐẶC BIỆT
4. Khi nhiệt độ điện môi vượt quá giá trị T
c
(nhiệt độ Curie),
điện môi secnhet mất hết các tính chất đặc biệt trên và
trở thành điện môi thông thường
DM Secnhet T
c
BaTiO
3
133
0
C
LiNbO
3
1210
0
C
I. Điện môi Secnhet
17
Lý thuyết miền phân cực tự nhiên
Trước phân cực
Sau phân cực
E
0
I. Điện môi Secnhet
§3. ĐIỆN MÔI ĐẶC BIỆT
18
§3. ĐIỆN MÔI ĐẶC BIỆT
Không tác động
Tác động nén
Tác động kéo dãn
Hiệu ứng áp điện thuận
Hiệu ứng áp điện nghịch
Thạch anh
II. Hiệu ứng áp điện
Làm biến
dạng tinh
thể thạch
anh
Đặt một hiệu
điện thế giữa
hai mặt của
tinh thể
thạch anh
19
§3. ĐIỆN MÔI ĐẶC BIỆT
1. Hiệu ứng áp điện thuận - Ứng dụng
II. Hiệu ứng áp điện
20
§3. ĐIỆN MÔI ĐẶC BIỆT
Loa áp điện (Sound on Display) trong thiết bị di động
2. Hiệu ứng áp điện nghịch - Ứng dụng
II. Hiệu ứng áp điện
21

Tài liệu khác của Học viện Báo chí và Tuyên truyền

Preview text:

CHƯƠNG III: ĐIỆN MÔI 1
§1. HIỆN TƯỢNG PHÂN CỰC ĐIỆN MÔI I. Hiện tượng
II. Vectơ mômen lưỡng cực điện
III. Vectơ phân cực điện môi và liên hệ với mật độ điện tích mặt liên kết
§2. CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG VÀ ĐIỆN CẢM TRONG ĐIỆN MÔI
§3. ĐIỆN MÔI ĐẶC BIỆT I. Điện môi Secnhet II. Hiệu ứng áp điện
§1. HIỆN TƯỢNG PHÂN CỰC ĐIỆN MÔI 2 I. Hiện tượng Quả cầu kim loại Quả cầu điện môi A B C A B C
Có thể di chuyển tự do được
Không thể di chuyển tự do được
Fundamentals of Physics, D. Hal iday, Wiley, 2013
§1. HIỆN TƯỢNG PHÂN CỰC ĐIỆN MÔI 3 I. Hiện tượng −σ - E +σ 0 + E0 - E′ E + E 0 - E = 0 +
in = E0 + E′ −σ′- +σ′ E 0 + E0 - E′ E + 0 - E ≠ 0 +
in = E0 + E′
Sự khác nhau giữa hiện tượng điện hưởng và hiện tượng phân cực điện môi
§1. HIỆN TƯỢNG PHÂN CỰC ĐIỆN MÔI 4
II. Vectơ mômen lưỡng cực điện
1. Hiện tượng phân cực điện môi với phân tử không tự phân cực E ⃗0 = ⃗0 E ⃗0 ≠ ⃗0
pe = ϵ0 . α . E
H2, O2, N2, CCl4
§1. HIỆN TƯỢNG PHÂN CỰC ĐIỆN MÔI 5
II. Vectơ mômen lưỡng cực điện
2. Hiện tượng phân cực điện môi với phân tử tự phân cực E ⃗0 = ⃗0 E ⃗0 ≠ ⃗0
pe = q . ℓ
H2O, NH3, HCl, CH3Cl, . . .
§1. HIỆN TƯỢNG PHÂN CỰC ĐIỆN MÔI 6
III. Véctơ phân cực điện môi và liên hệ với mật độ điện tích mặt liên kết
1. Định nghĩa véctơ phân cực điện môi
• Định nghĩa: Véctơ phân cực điện môi
Pe là một đại lượng đo bằng
tổng các mômen điện p ei của các phân tử có trong một đơn vị thể
tích của khối điện môi: ∑n P
i=1 pei e = ΔV
§1. HIỆN TƯỢNG PHÂN CỰC ĐIỆN MÔI 7
III. Véctơ phân cực điện môi và liên hệ với mật độ điện tích mặt liên kết
1. Định nghĩa véctơ phân cực điện môi ∑n P
i=1 pei e = ΔV
• Điện môi có phân tử không tự phân cực: p ⃗ei = p ⃗e
⇒ Pe = ϵ0 . χe . E
χe = n0 . α ⟹
• Điện môi có phân tử tự phân cực:
Pe = ϵ0 . χe . E χe ⟹
• Điện môi tinh thể:
Pe = ϵ0 . χe . E
§1. HIỆN TƯỢNG PHÂN CỰC ĐIỆN MÔI 8
III. Véctơ phân cực điện môi và liên hệ với mật độ điện tích mặt liên kết
2. Liên hệ véctơ phân cực điện môi và mật độ điện tích mặt liên kết −q E +q Pe ΔS L n ∑n
. ΔS . ⃗ L P
i=1 pei e = ⇒ P
(q = σ . ΔS) ΔV
e = σ′
L . ΔS . cosα
⇒ σ′ = P = ϵ
e . cosα ≡ Pen
0 . χe . En
§1. HIỆN TƯỢNG PHÂN CỰC ĐIỆN MÔI 9
III. Véctơ phân cực điện môi và liên hệ với mật độ điện tích mặt liên kết
2. Liên hệ véctơ phân cực điện môi và mật độ điện tích mặt liên kết +σ −σ E Pe
σ′ = P
e . cosα ≡ Pen L
= ϵ0 . χe . En n
§2. CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG VÀ ĐIỆN CẢM 10 TRONG ĐIỆN MÔI
I. Véctơ cường độ điện trường −σ′ +σ′ - + E0 +σ - + −σ
K - E = E0 + E′ + - + E′ ⃗ E = ⃗ E
⇒ E = E0 − E′ ↑ ↓ ⃗ E 0 + ⃗ E′ (do ⃗ E′ 0)
§2. CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG VÀ ĐIỆN CẢM 11 TRONG ĐIỆN MÔI
I. Véctơ cường độ điện trường −σ′ +σ′ ϵ
E′ = σ′ = 0 . χe . E = χ eE - + ϵ ϵ E 0 0 0 E0 E0 +σ - + −σ E = = = σ K 1 + χe ϵ
ϵ0ϵ
- E = E0 + E′ + - + E′
E = U
(ϵ = 1 + χe) d
σ = ϵ0ϵE
σ′ = ϵ
0 χeE = ϵ0(ϵ − 1)E
Hằng số điện môi và điện áp đánh thủng 12
của một số chất ở nhiệt độ 200C Vật liệu
Hằng số điện môi ϵ Điện áp đánh thủng (106 V/m) SrTiO3 BaTiO3
College Physics, A. Giambattista et al., McGraw-Hil , 2010
§2. CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG VÀ ĐIỆN CẢM 13 TRONG ĐIỆN MÔI
I. Véctơ cường độ điện trường
II. Vectơ cảm ứng điện ⃗
D = ϵ0 . ϵ . ⃗
E = ϵ0 . (1 + χe) . ⃗
E = ϵ0 . ⃗
E + ϵ0 . χe . ⃗ E
(ϵ = 1 + χe)
( P ⃗e = ϵ0 . χe . ⃗ E) ⇒ ⃗
D = ϵ0 . ⃗
E + P ⃗e
§3. ĐIỆN MÔI ĐẶC BIỆT 14 I. Điện môi Secnhet
1. Có hằng số điện môi lớn, phụ thuộc nhiệt độ.
§3. ĐIỆN MÔI ĐẶC BIỆT 15 I. Điện môi Secnhet
1. Có hằng số điện môi lớn, phụ thuộc nhiệt độ
2. Hằng số điện môi phụ thuộc cường độ điện trường.
Véctơ phân cực điện môi phụ thuộc điện trường Pe ϵ Peb 0 Eb E
§3. ĐIỆN MÔI ĐẶC BIỆT 16 I. Điện môi Secnhet 3. Véctơ phân cực điện môi còn DD Pe phụ thuộc vào P trạng thái phân DDeb cực trước đó DD Ped của điện môi DD E E k 0 Eb
Chu trình điện trễ
§3. ĐIỆN MÔI ĐẶC BIỆT 17 I. Điện môi Secnhet
4. Khi nhiệt độ điện môi vượt quá giá trị Tc (nhiệt độ Curie),
điện môi secnhet mất hết các tính chất đặc biệt trên và
trở thành điện môi thông thường DM Secnhet Tc BaTiO3 1330C LiNbO3 12100C
§3. ĐIỆN MÔI ĐẶC BIỆT 18 I. Điện môi Secnhet Trước phân cực Sau phân cực E0
Lý thuyết miền phân cực tự nhiên
§3. ĐIỆN MÔI ĐẶC BIỆT 19
II. Hiệu ứng áp điện Thạch anh Không tác động Tác động nén Tác động kéo dãn
Hiệu ứng áp điện thuận Hiệu ứng áp điện nghịch Đặt một hiệu Làm biến điện thế giữa dạng tinh hai mặt của thể thạch tinh thể anh thạch anh
§3. ĐIỆN MÔI ĐẶC BIỆT 20
II. Hiệu ứng áp điện
1. Hiệu ứng áp điện thuận - Ứng dụng
§3. ĐIỆN MÔI ĐẶC BIỆT 21
II. Hiệu ứng áp điện
2. Hiệu ứng áp điện nghịch - Ứng dụng
Loa áp điện (Sound on Display) trong thiết bị di động

Tài liệu liên quan: