Elektryczność i Magnetyzm

Wykład: Jan GajPokazy: Tomasz Kazimierczuk/Karol Nogajewski,

Tomasz Jakubczyk

Wykład osiemnasty 20 kwietnia 2010

Z poprzedniego wykładu

Przewodnictwo elektryczne próżni i dielektryka

Dioda tunelowa Tunelowy mikroskop skaningowy (STM) Blokada kulombowska Skutki polaryzacji dielektrycznej w kuli i we

wnęce kulistej, wzór Clausiusa-Mossottiego

Igła dielektryczna: dlaczego się waha?

IIII εP εP

ipi tantan

ip

1

ipi VVPN

dt

dJ

2

02

2

11

J

V 0

i

p

P

Domeny w ferroelektryku

Images of a barium titanate single crystal; above (left) and below (right) the tetragonal/cubic phase transition. The formation of ferroelectric domains (90°/180°) can only be observed in anisotropic tetragonal phase. Negative domains appear darker, as positive ions focus or accumulate on the negative domain surface, so reducing the SE image due to SE-ion recombination

http://images.google.com/imgres?imgurl=http://www.phy.cam.ac.uk/research/emsuite/Pictures/BT%2520below%2520PT.jpg&imgrefurl=http://www.phy.cam.ac.uk/research/emsuite/EMDobberstein.htm&h=213&w=300&sz=44&hl=pl&start=6&um=1&tbnid=TgV_HaQZz89bzM:&tbnh=82&tbnw=116&prev=/images%3Fq%3Dferroelectric%2Bdomains%26um%3D1%26hl%3Dpl%26rlz%3D1T4GZHZ_pl___PL250%26sa%3DN

Domeny w ferroelektryku

Powstają aby zminimalizować energię pola elektrycznego na zewnątrz

Makroskopowa polaryzacja pojawia się przy uporządkowaniu domen (np. zewnętrznym polem)

Pole na zewnątrz ferroelektryka

Natężenie pola elektrycznego

Indukcja pola elektrycznego

Pole na zewnątrz? Brak ładunków swobodnych

Pε0

1

00 PD ε

Polaryzacja spontaniczna P

Tylko z efektów brzegowych!Ciągłość indukcji: wniosek?

Jak w kondensatorze płaskim!

Zależności czasowe w polaryzacji dielektrycznej

Polaryzacja orientacyjna - relaksacja rdtd

PPP 1

ri PPP

1

riPP

11

εPP tie0 εP 0r

i

1

0

Jak mierzyć polaryzowalność?

UdS

iUdS

idU

SiSdtd

I 0

0

Prąd bez dielektryka I0

Składowa od polaryzacji

00

0

I

II

Dla relatywnie niskich częstości

Dla wysokich częstości: fala elektromagnetyczna

Badanie relaksacji

ImRe

111 20

200 i

ii

4

Im2

Re2

022

0

Im

Re

0

Kształt półokręgu świadczy o prostej wykładniczej relaksacji (jeden mechanizm)

= 0

= 1/

Drgania plazmowe

000

xx00

u(x0)u(0)

0

0 x

Q

x

u

Δux

Q10

0

x

u

00

Ładunek ruchomy (0) i nieruchomy (-0)

Drgania plazmowe

qudtd

m 2

2

x

u

dx

d

0

0

0

unq

u00

0

um

nq

m

qu

dt

d

0

2

2

2

m

qnq

m

nqp

00

22

Częstość plazmowa jest nieczuła na rozdrobnienie materii – właściwość ośrodka ciągłego

Materia w polu magnetycznym

Al: paramagnetyk

Bi: diamagnetyk

Materia w polu magnetycznym

N S

ciekły

azot

Woltomierz (wzmacniacz) homodynowy

Sygnał mierzony

Sygnał odniesienia

Po bramkowaniu Wartość uśredniona

Część urojona

Dodawanie mikroskopowych momentów magnetycznych

Dodawanie momentów magnetycznych

I = Ml

Namagnesowanie jest równoważne liniowej gęstości prądu

l

lIINSINNSNIM mikrolmikromikrolSmikromikro /