Общая Физика лекции по физике за II семестр СПбГЭТУ ЛЭТИ (стр. 5 из 13)

+g₀ -g₀

Е₀

- +

- +

- +

g₀ – свободные перемещающиеся заряды, создающие Е₀ (вектор);

Число силовых линий уменьшается во столько раз, какое значение имеет e.

Е₀ = g₀/e₀

Е = Е₀ – Е’ = g₀/e₀ - g_СВЯЗ/e₀ = = 1/e₀(g₀ - g_СВЯЗ);

E = E₀ – HE ® E_*(1 +H) = E₀ ® E = E₀/(1+H) = E₀/e;

Д = e₀eE = e₀E, т.е. вектор индукции внутри не изменяется, плотность силовых линий остается постоянной.

E = 1/e_0*(g₀ - g_СВЯЗ) = E₀/e =g₀/(e₀e);

g_CВЯЗ = g_0*(e - 1)/e.

25. Сегнетоэлектрики:

Существуют группы веществ, которые могут обладать самопроизвольной поляризованностью в отсутствие внешнего поля. Подобные вещества получили название сегнетоэлектриков.

Впервые свойства сегнетоэлектриков было изучено Курчатовым.

Отличия сегнетоэлектриков от остальных диэлектриков:

1) Диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков измеряется тысячами, а у диэлектриков – десятками.

2) Диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков зависит от напряженности поля.

3) Сегнетоэлектрики обладают явлением гистерезиса (запаздывания):

P

1

Pr 2 3

E

E_C

При изменении поля значение поляризованности Р и смещения D отстают от напряженности поля Е, в результате чего P и D зависят не только от текущего значения Е, но и от проедшествующего. Это явление называется гистерезисом.

На участке (2), при обращении Е в ноль, сохраняется остаточная поляризованность Pr. Она становится равной нулю только под действием противоположнонаправленного поля Е_С, называемой коэрцетивной силой.

Сегнетоэлектриками могут быть только кристаллические вещества с отсутствующим центром симметрии.

У каждого сегнетоэлектрика $ темпиратура, называемая точкой Кюри, при которой он утрачивает свои свойства и становиться обычным диэлектриком.

26. Поведение векторов напряженности и индукции на границе двух сред:

Et₁

e₁

®

® n1

En₁ a1

dh

Et₂

a2 ® ®

En₂ n2

e2

Выделим на границе сред тонкую «шайюбу» толщиной dh ® 0 и площадью S. Подсчитаем поток индукции Д через выделенный объем.

Дn_2*S_*cos0^o + Дn_1*S_*cos180^o + Ф_БОК = 0, где Ф = 0, т.к. dh ® 0;

Дn_2*S - Дn_1*S = 0 ® Дn₂ = Дn₁ ® ® e₀e₂En₂ = e₀e₁En₁ ® En₂/En₁ = e₁/e₂.

Дn – неприрывна, а Еn терпит разрыв. ®

Рассмотрим циркуляцию вектора Е по контуру на границе раздела с dh ® 0:

®

® E₁t

E₁

Et₂ l

Et₁

E₂

®

E₂t

E₁t l cos0^o + E₂t l cos180^o + + E_БОК dh cos90^o = 0;

Et₁ = Et₂; Дt₁/(e₀e₁) = Дt₂/(e₀e₂) ® ® Дt₁/ Дt₂ = e₁/e₂ (Е₁ и Д₁ сонаправленны, как и Е₂ и Д₂);

tga₁/tga₂ = (Et₁/ En₁)_*(En₂/Et₂) = = En₂/En₁ = e₁/e₂.

27. Энергия электрического плоля:

Плотность энергии – энергия, приходящаяся на единицу объема поля.

w = W/V – в однородном поле;

w = dW/dV - в неоднородном поле.

[w] = Дж/м³;

Определим w в поле плоского конденсатора:

W = CU²/2 = (e₀eSU²)/(2d), где U – разность потенциалов на обкладках конденсатора;

d – расстояние между обкладками;

V = S_*d;

w = W/V =(e₀eSU²)/(2d_*Sd) = = (e₀eU²)/(2d²);

U/d = E;

w = (e₀eE²)/2 = EД/2 = Д²/(2e₀e)

В сегнетоэлектриках w = 1/2 S петли гистерезиса.

Очевидно, что w характеризует поле в конкретной точке, как Е и Д.

W = _VòwdV – энергия поля.

Энергия взаимодействия двух точечных зарядов:

W = q_1*j₂ = (q₁q₂)/(4pe₀er) – энергия взаимодействия, она делится поровну между зарядами.

Энергия одного заряда:

W_i = 1/2 q_ij_i;

Энергия поля из N зарядов:

W = 1/2 _i=1å^Nq_ij_i, при этом i ³ 2.

28. Классическая теория электропроводности металлов:

Существует предположение, что электроны проводимости в металле ведут себя подобно молекулам идеального газа. В промежутках между соударениями они движуться совершенно свободно, пробегая в среднем некоторый путь l. Но в отличии от газа, электроны в металле сталкиваются приемущественно не сами с собой, а с ионами, образующими кристаллическую решетку металла.

Оценку средней скорости теплового движения электронов можно произвести по формуле:

<u> = Ö(8kT)/(pm), для комнатной темпиратуры <u> » 10⁵ м/с.

При включении поля на хаотическое тепловое движение, происходящее с <u>, накладывается упорядоченное движение электронов с <u>:

j = ne<u>, где j – плотность тока; для меди <u> » 10^-3 м/с.

Вызываемое полем изменение среднего значения кинетической энергии электронов.

<(u + u)²> = <u² + 2uu + u²> = = <u²> + 2<uu> + <u²> Û

Û <(u + u)²> = <u²> + <u²>, значит упорядоченное движение увеличивает кинетическую энергию в среднем на <Dek> = (m<u²>)/2.

29. Природа носителей зарядов металла:

В результате проведения ряда опытов /трамвайная линия/ было доказано, что заря в металлах переносится не атомами, а другими частицами, предположительно электронами. Если это так, то при резком торможении частицы должны продолжить свое движение и перенести некоторый заряд.

] проводник движется со скоростью v₀ и резко затормаживается с ускорением w. Продолжая двигаться по инерции, носители приобретут ускорение –w. Такое же ускорение можно создать, подействовав на проводник электрическим полем с E = -mw/e’, т.е. приложив к концам проводника разность потенциалов:

j1 - j2 = ₁ò²Edl = -₁ò²(mw)/e’dl = = -mwl/e’, где l – длина проводника. В этом случае по проводнику потечет ток I = (j1 - j2)/R.

Таким образом за время торможения прошел заряд

q = òdq = -_u0ò⁰ml/(e’R)du = = (m/e’)_*(lu₀/R), заряд положителен, если он переносится в направлении движения проводника.

Существование в металлах свободных электронов можно объяснить тем, что при образовании кристаллической решетки, от атомов отщепляются слабее всего связанные электроны.

30. Закон Видемана – Франца:

Известно, что металлы обладают как высокой электропроводностью, так и большой теплопроводностью. Видеман и Франц в 1853 году установили, что отношение коэффициента теплопроводности Н к коэффициенту электропроводности s для всех металлов примерно одинаковое и изменяется пропорционально абсолютной темпиратуре. Тот факт, что теплопроводность металлов значительно превышает теплопроводность диэлектриков говорит о том, что и теплопроводность в металлах осуществляется с помощью свободных электронов.