150 likes | 332 Views
Izborni seminar 1. Unutrašnjost dielektrika: kruti dielektrici i feroelektricitet. Izidor Pelajić, Fizički odsjek Prirodoslovno-matematičkog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu. Zagreb, 13. siječnja 2008. Izborni seminar 1. Plinovi. Krutine. Tekućine. n/a. Električna polja i nevodljivi:.
E N D
Izborni seminar 1 Unutrašnjost dielektrika: kruti dielektrici i feroelektricitet Izidor Pelajić, Fizički odsjek Prirodoslovno-matematičkog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu Zagreb, 13. siječnja 2008.
Izborni seminar 1 Plinovi Krutine Tekućine n/a Električna polja i nevodljivi: Zagreb, 13. siječnja 2008.
Izborni seminar 1 Sadržaj • Kruti dielektrici • Feroelektricitet • Zaključak • Literatura Zagreb, 13. siječnja 2008.
Izborni seminar 1 Kruti dielektrici Vosak: • Bez vlastitog E polja • Rastopljen • Izložen vanjskom E polju • Usmjeravanje dipola u smjeru polja • Skrućivanje voska • Terminiranje vanjskog E polja • Postojanje vlastitog E polja Zagreb, 13. siječnja 2008.
Izborni seminar 1 Elektret (eng. electret) • Tvari sa kvazistalnim vanjskim električnim poljem • Elektrostatski ekvivalenti permanentnih magneta Kristali • Složena struktura mnogih kristala uzrokuje stalnu unutrašnju polarizaciju • Vanjska polja nisu vidljiva bez poticaja • Primjeri poticaja: • Piroelekticitet (toplinski) • Piezoelektricitet (mehanički) Zagreb, 13. siječnja 2008.
Izborni seminar 1 Barijev titanat (BaTiO3) • Kubična struktura • Strukturna ćelija: • 8 barijevih iona • 6 kisikovih iona • 1 titanijev ion • Iznad 118°C dielektik • Ispod 118°C feroelektrik Feyman, fig. 11-9. Zagreb, 13. siječnja 2008.
Izborni seminar 1 Feroelekticitet • Tvari koje imaju trajni električni dipolni moment čija se orijentacija može mijenjati primjenom vanjskog električnog polja zovemo feroelektrici. • Naziv pojave, feroelektricitet, dolazi od ekvivalentnog svojstva u magnetizmu, feromagnetizma, prvi puta uočenog kod željeza. Zagreb, 13. siječnja 2008.
Izborni seminar 1 T > TC Analiza električke prirode BaTiO3 Aproksimacija tekućinom: Iznad kritične temperature: • β je mala konstanta • Kao posljedica termalne ekspanzije opada N • Razmak među atomima postaje veći • Vektori polarizacije usmjeravaju se slučajno • BaTiO3 postaje dielektrik κ = dielektrična konstanta N = broj atoma po jedinici volumena (tvari) α = atomska polarizivost • Slučaj Nα > 3 • κ negativan! • Granični slučaj Nα = 3 • κ beskonačan! Zagreb, 13. siječnja 2008.
Izborni seminar 1 T < TC Ispod kritične temperature • Pojava dielektričnih svojstava pri prijelazu kritične temperature vezana je uz promjenu broja atoma po jedini volumena N. • Pojava elektretskih svojstava trebala bi također biti vezana uz raspored atoma u strukturi Zagreb, 13. siječnja 2008.
Izborni seminar 1 T < TC Ispod kritične temperature • Jedan lanac sastavljen od atomskih dipola • Električno polje lanca dipola je 0,383 dolazi od sumiranja doprinosa svih dipola Zagreb, 13. siječnja 2008.
Izborni seminar 1 T < TC Ispod kritične temperature Polarizivost • Polarizacija svakog atoma proporcionalna je električnom polju koje uzrokuje polarizaciju • Električno polje lanca dipola u rešetki kristala povećava se s polarizacijom dipola • Rješavanjem dvije jednadžbe može se dobiti polarizivost za koju na kritičnoj temperaturi nastupa pojava samoodržive unutrašnje polarizacije Zagreb, 13. siječnja 2008.
Izborni seminar 1 Rasprava • Iznos polarizivosti dobiven izrađenim modelom iznosi 16,3*10-24 cm3 • Kisik ima dovoljno veliku polarizivost da omogući permanentnu polariziranost dok titanij nema • Srednja vrijednost je preniska • Izostavljena ionska polarizivost (zbog djelomične slobode gibanja titanijevih iona) mora iznositi 11,9*10-24 cm3 da kompenzira nedostatak • Titanij nema dovoljno slobode u rešetki da ostvari traženu polarizivost. model feroelektrik Zagreb, 13. siječnja 2008.
Izborni seminar 1 Zaključak • Barijev Titanat ima vrlo zanimljiva svojstva • Relativno niska kritična temperatura pruža mogućnosti jednostavne manipulacije permanentnim električnim poljem • Iznad kritične temperature električna polja mogu se aproksimirati sa ekvivalentnima u tekućinama • Ispod kritične temperature nema zadovoljavajućeg modela • Trenutni model lančastih struktura dipola bolje se slaže sa slučajevima antiferoelektrika gdje ne postoji vanjsko polje nego sa promatranim feroelektrikom Zagreb, 13. siječnja 2008.
Izborni seminar 1 Literatura • Feynman, Leighton, Sands; The Feynman lecturen on physics; Addison-Wesley 1964 • Wikipedia, Ferroelectricity; Zadnja promjena 08.12.2007. Zagreb, 13. siječnja 2008.