Вектор электрического смещения
4.4. Поток вектора электрического смещения.
4.5.Теорема Остроградского-Гаусса для
вектора
4.6. Изменение и на границе раздела двух диэлектриков
- Главная
- Разное
- Дизайн
- Бизнес и предпринимательство
- Аналитика
- Образование
- Развлечения
- Красота и здоровье
- Финансы
- Государство
- Путешествия
- Спорт
- Недвижимость
- Армия
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Диэлектрики в электростатическом поле презентация
Содержание
- 1. Диэлектрики в электростатическом поле
- 2. 4.1. Поляризация диэлектриков Все вещества, в соответствии
- 3. В идеальном диэлектрике нет свободных
- 4. Поляризация разделяется на: электронную, ионную и ориентационную (дипольную).
- 5. Главное в поляризации – смещение зарядов в
- 6. Внутри диэлектрика электрические заряды диполей компенсируют друг
- 7. – электростатическое поле
- 8. Поместим диэлектрик в виде параллелепипеда в электростатическое
- 9. Вектор поляризации – электрический момент единичного объема.
- 10. Поверхностная плотность поляризационных зарядов равна нормальной составляющей
- 11. Вектор поляризации можно представить так:
- 12. У результирующего поля изменяется только нормальная составляющая.
- 13. Величина
- 14. График зависимости напряженности электростатического поля шара от
- 15. 4.2. Различные виды диэлектриков В 1920 г.
- 16. Основные свойства сегнетоэлектриков: 1. Диэлектрическая проницаемость ε
- 17. Это свойство называется диэлектрическим гистерезисом Здесь точка а – состояние насыщения.
- 18. Домены: минимальная потенциальная энергия и дефекты
- 19. Пьезоэлектрики Некоторые диэлектрики поляризуются не только
- 20. Обратный пьезоэлектрический эффект: Если на пьезоэлектрический кристалл
- 21. 4.2.3. Пироэлектрики Пироэлектричество – появление электрических зарядов
- 22. Примеры использования: сегнетоэлектрики – электрические конденсаторы, ограничители
- 23. 4.3. Вектор электрического смещения Имеем границу раздела
- 24. вектор электрического смещения (электрическая индукция).
- 25. Dn1 = Dn2. Таким образом, вектор
- 26. Зная
- 27. Для точечного заряда в вакууме
- 28. 4.4. Поток вектора электрического смещения. Пусть произвольную
- 29. В однородном электростатическом поле поток вектора равен:
- 30. Теорему Остроградского-Гаусса для вектора D получим из
- 31. Теорема Остроградского-Гаусса для
- 32. 4.5. Изменение и
- 33. Пусть поверхностные заряды изменяют только
- 36. Как видно из рисунка, при переходе из
4.1. Поляризация диэлектриков Все вещества, в соответствии с их способностью проводить электрический ток, делятся на три основных класса: диэлектрики полупроводники проводники
Слайд 1Тема 4. ДИЭЛЕКТРИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ
4.1. Поляризация диэлектриков
4.2. Различные виды диэлектриков
4.3.
Слайд 24.1. Поляризация диэлектриков
Все вещества, в соответствии с их способностью проводить электрический
ток, делятся на
три основных класса:
диэлектрики
полупроводники
проводники
три основных класса:
диэлектрики
полупроводники
проводники
Слайд 3
В идеальном диэлектрике нет свободных зарядов способных перемещаться на значительные расстояния
Смещение
электрических зарядов вещества под действием электрического поля называется поляризацией.
Слайд 5Главное в поляризации – смещение зарядов в электростатическом поле. В результате,
каждая молекула или атом образует электрический момент Р
Слайд 6Внутри диэлектрика электрические заряды диполей компенсируют друг друга. Но на внешних
поверхностях диэлектрика, прилегающих к электродам, появляются заряды противоположного знака (поверхностно связанные заряды).
Слайд 7
– электростатическое поле связанных зарядов.
- внешнее поле
Результирующее электростатическое поле внутри диэлектрика
Результирующее электростатическое поле внутри диэлектрика
Слайд 8Поместим диэлектрик в виде параллелепипеда в электростатическое поле
Электрический
момент тела:
– поверхностная плотность связанных зарядов.
– поверхностная плотность связанных зарядов.
Слайд 9Вектор поляризации – электрический момент единичного объема.
где n – концентрация молекул в единице объема,
– электрический момент одной молекулы.
Слайд 10Поверхностная плотность поляризационных зарядов равна нормальной составляющей вектора поляризации в данной
точке поверхности.
Индуцированное в диэлектрике электростатическое поле E' будет влиять только на нормальную составляющую вектора напряженности электростатического поля .
Индуцированное в диэлектрике электростатическое поле E' будет влиять только на нормальную составляющую вектора напряженности электростатического поля .
Слайд 11Вектор поляризации можно представить так:
где – поляризуемость молекул,
– диэлектрическая восприимчивость – макроскопическая безразмерная величина, характеризующая поляризацию единицы объема.
Слайд 12У результирующего поля изменяется только нормальная составляющая. Тангенциальная составляющая поля остается
без изменения.
В векторной форме результирующее поле можно представить так:
Результирующая электростатического поля в диэлектрике равно внешнему полю, деленному на диэлектрическую проницаемость среды ε:
В векторной форме результирующее поле можно представить так:
Результирующая электростатического поля в диэлектрике равно внешнему полю, деленному на диэлектрическую проницаемость среды ε:
Слайд 13
Величина
характеризует электрические свойства диэлектрика.
Физический смысл диэлектрической проницаемости среды ε – величина, показывающая во сколько раз электростатическое поле внутри диэлектрика меньше, чем в вакууме:
Физический смысл диэлектрической проницаемости среды ε – величина, показывающая во сколько раз электростатическое поле внутри диэлектрика меньше, чем в вакууме:
Слайд 14График зависимости напряженности электростатического поля шара от радиуса, с учетом диэлектрической
проницаемости двух сред показан на рисунке
Как видно из рисунка, напряженность поля изменяется скачком при переходе из одной среды в другую .
Как видно из рисунка, напряженность поля изменяется скачком при переходе из одной среды в другую .
Слайд 154.2. Различные виды диэлектриков
В 1920 г. была открыта спонтанная (самопроизвольная) поляризация.
Всю
группу веществ, назвали сегнетоэлектрики (или ферроэлектрики).
Все сегнетоэлектрики обнаруживают резкую анизотропию свойств
Все сегнетоэлектрики обнаруживают резкую анизотропию свойств
Слайд 16Основные свойства сегнетоэлектриков:
1. Диэлектрическая проницаемость ε в некотором температурном интервале велика(
).
2. Значение ε зависит не только от внешнего поля E0, но и от предыстории образца.
3. Диэлектрическая проницаемость ε (а следовательно, и Р ) – нелинейно зависит от напряженности внешнего электростатического поля (нелинейные диэлектрики).
4. Наличие точки Кюри – температуры, при которой (и выше) сегнетоэлектрические свойства пропадают. При этой температуре происходит фазовый переход 2-го рода.
Например, титанат бария: 133º С; сегнетова соль: – 18 + 24º С;
2. Значение ε зависит не только от внешнего поля E0, но и от предыстории образца.
3. Диэлектрическая проницаемость ε (а следовательно, и Р ) – нелинейно зависит от напряженности внешнего электростатического поля (нелинейные диэлектрики).
4. Наличие точки Кюри – температуры, при которой (и выше) сегнетоэлектрические свойства пропадают. При этой температуре происходит фазовый переход 2-го рода.
Например, титанат бария: 133º С; сегнетова соль: – 18 + 24º С;
Слайд 18Домены:
минимальная потенциальная энергия и
дефекты структуры
электреты – диэлектрики, длительно сохраняющие поляризованное
состояние после снятия внешнего электростатического поля (аналоги постоянных магнитов).
Слайд 19 Пьезоэлектрики
Некоторые диэлектрики поляризуются не только под действием электрического поля, но
и под действием механической деформации.
Это явление называется пьезоэлектрическим эффектом.
Явление открыто братьями Пьером и Жаком Кюри в 1880 году.
Если на грани кристалла наложить металлические электроды (обкладки) то при деформации кристалла на обкладках возникнет разность потенциалов.
Это явление называется пьезоэлектрическим эффектом.
Явление открыто братьями Пьером и Жаком Кюри в 1880 году.
Если на грани кристалла наложить металлические электроды (обкладки) то при деформации кристалла на обкладках возникнет разность потенциалов.
Слайд 20Обратный пьезоэлектрический эффект:
Если на пьезоэлектрический кристалл подать напряжение, то возникнут механические
деформации кристалла, причем, деформации будут пропорциональны приложенному электрическому полю Е0.
Слайд 214.2.3. Пироэлектрики
Пироэлектричество – появление электрических зарядов на поверхности некоторых кристаллов при
их нагревании или охлаждении.
При нагревании один конец диэлектрика заряжается положительно, а при охлаждении он же – отрицательно.
При нагревании один конец диэлектрика заряжается положительно, а при охлаждении он же – отрицательно.
Слайд 22 Примеры использования:
сегнетоэлектрики – электрические конденсаторы, ограничители предельно допустимого тока, позисторы, запоминающие
устройства;
пьезоэлектрики – генераторы ВЧ и пошаговые моторы, микрофоны, наушники, датчики давления, частотные фильтры, пьезоэлектрические адаптеры;
пироэлектрики – позисторы, детекторы ИК-излучения, болометры (датчики инфракрасного излучения), электрооптические модуляторы.
пьезоэлектрики – генераторы ВЧ и пошаговые моторы, микрофоны, наушники, датчики давления, частотные фильтры, пьезоэлектрические адаптеры;
пироэлектрики – позисторы, детекторы ИК-излучения, болометры (датчики инфракрасного излучения), электрооптические модуляторы.
Слайд 234.3. Вектор электрического смещения
Имеем границу раздела двух сред с ε1 и
ε2, так что, ε1 < ε2
Напряженность электрического поля E изменяется скачком при переходе из одной среды в другую.
Слайд 24вектор электрического смещения (электрическая индукция).
E1ε1 = ε2E2 тогда ε0ε1E1 = ε0ε2E2 отсюда и
Dn1 = Dn2.
Слайд 25Dn1 = Dn2.
Таким образом, вектор остается неизменным при
переходе из одной среды в другую и это облегчает расчет
Слайд 26
Зная и ε, легко рассчитывать
- вектор поляризации,
χ – диэлектрическая восприимчивость среды
χ – диэлектрическая восприимчивость среды
Слайд 284.4. Поток вектора электрического смещения.
Пусть произвольную площадку S пересекают линии вектора
электрического смещения под углом α к нормали:
Слайд 30Теорему Остроградского-Гаусса для вектора D получим из теоремы Остроградского-Гаусса для вектора
E :
Слайд 31Теорема Остроградского-Гаусса для
Поток вектора через любую замкнутую поверхность определяется только свободными зарядами, а не всеми зарядами внутри объема, ограниченного данной поверхностью.
Слайд 324.5. Изменение и на границе раздела двух
диэлектриков
Рассмотрим простой случай: два бесконечно протяженных диэлектрика с ε1 и ε2, имеющих общую границу раздела, пронизывает внешнее электростатическое поле .
Слайд 33Пусть
поверхностные заряды изменяют только нормальную составляющую, а тангенциальная составляющая остается постоянной,
в результате направление вектора Е изменяется:
Слайд 36Как видно из рисунка, при переходе из одной диэлектрической среды в
другую вектор – преломляется на тот же угол, что и
Входя в диэлектрик с большей диэлектрической проницаемостью, линии и удаляются от нормали.
Входя в диэлектрик с большей диэлектрической проницаемостью, линии и удаляются от нормали.
