Επιστήμη & Απασχόληση του Ηλεκτρονικού Μηχανικού

Σχετικά έγγραφα
6η Εργαστηριακή Άσκηση Μέτρηση διηλεκτρικής σταθεράς σε κύκλωµα RLC

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΤΟΜΟΣ Ι ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1

Ηλεκτρική Μετατόπιση- Γραμμικά Διηλεκτρικά

ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΕΠΟΠΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ

Μεταβατική Ανάλυση - Φάσορες. Κατάστρωση διαφορικών εξισώσεων. Μεταβατική απόκριση. Γενικό μοντέλο. ,, ( ) είναι γνωστές ποσότητες (σταθερές)

ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ (Θ) Χασάπης Δημήτριος ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΕ

ΘΕΜΑ 1 ο : Α. Να σημειώσετε ποιες από τις ακόλουθες σχέσεις, που αναφέρονται

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ. Το ιδανικό κύκλωμα LC του σχήματος εκτελεί αμείωτες ηλεκτρικές ταλαντώσεις, με περίοδο

Σκοπός: Περιγραφή της συμπεριφοράς των νευρικών κυττάρων και ποσοτικά και ποιοτικά.

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

div E = ρ /ε 0 ρ p = - div P, σ p = P. n div E = ρ /ε 0 = (1 /ε 0 ) (ρ l + ρ p ) div (ε 0 E + P) = ρ l /ε 0

ΕΡΓΑΣΙΑ ΧΡΙΣΤΟΥΓΕΝΝΩΝ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ 25/12/2016. Νόμος του Coulomb q1 q2 F K. C 8,85 10 N m Ένταση πεδίου Coulomb σε σημείο του Α

Ανάστροφη πόλωση της επαφής p n

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

ΕΧΕΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΘΕΙ ΑΝΑ ΕΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΑΝΑ ΤΥΠΟ ΓΙΑ ΔΙΕΥΚΟΛΥΝΣΗ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΣΑΣ ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ ΣΤΗ ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ ΣΑΣ ΚΙ 2014

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Α ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ-ΤΖΑΓΚΑΡΑΚΗΣ ΓΙΑΝΝΗΣ-KΥΡΙΑΚΑΚΗΣ ΓΙΩΡΓΟΣ

Ηλεκτρική και Μηχανική ταλάντωση στο ίδιο φαινόμενο

2π 10 4 s,,,q=10 6 συν10 4 t,,,i= 10 2 ημ 10 4 t,,,i=± A,,, s,,,

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

Ανάστροφη πόλωση της επαφής p n

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΣΧΟΛΗ ΕΜΦΕ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ (ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ Ι) η ΣΕΙΡΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ, Αγωγοί Διηλεκτρικά. Ν. Τράκας, Ι. Ράπτης Ζωγράφου 27.3.

( ) = ( ) Ηλεκτρική Ισχύς. p t V I t t. cos cos 1 cos cos 2. p t V I t. το στιγμιαίο ρεύμα: όμως: Άρα θα είναι: Επειδή όμως: θα είναι τελικά:

ΤΕΛΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ: «Μέτρηση Ηλεκτρικών Χαρακτηριστικών Πολυουρεθανικών και Εποδειδικών Ρητινών»

Ασκήσεις Εμπέδωσης Μηχανικ ές ταλαντώέ σέις

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Ο : ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ ΑΠΛΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

Ο πυκνωτής είναι μια διάταξη αποθήκευσης ηλεκτρικού φορτίου, επομένως και ηλεκτρικής ενέργειας.

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ

ηλεκτρικό ρεύμα ampere

11 ΧΡΟΝΙΚΑ ΜΕΤΑΒΑΛΛΟΜΕΝΑ ΠΕΔΙΑ

α) = β) Α 1 = γ) δ) Μονάδες 5

Φυσικά μεγέθη στα 3 ανάλογα συστήματα

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Γ

ΛΥΣΕΙΣ. Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις 1-4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Διηλεκτρικά Μικροσκοπική θεώρηση

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1η (ΘΕΡΙΝΑ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 21/10/12

Ξεκινώντας από την εξίσωση Poisson για το δυναμικό V στο στατικό ηλεκτρικό πεδίο:

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

ΦΥΕ14 - ΕΡΓΑΣΙΑ 6 Προθεσμία αποστολής: 4/7/2006

Σχήµα Π1.1: Η γεννήτρια κρουστικών ρευµάτων EMC 2004 της HILO TEST

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΜΙΚΡΟΚΥΜAΤΩΝ ΜΕ ΔΙΟΔΟ GUNN

Κλασική Ηλεκτροδυναμική Ι

Διατάξεις ημιαγωγών. Δίοδος, δίοδος εκπομπής φωτός (LED) Τρανζίστορ. Ολοκληρωμένο κύκλωμα

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ & ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ Ι ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ ΚΑΙ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ

l R= ρ Σε ηλεκτρικό αγωγό µήκους l και διατοµής A η αντίσταση δίνεται από την εξίσωση: (1)

E = E 0 + E = E 0 P ϵ 0. = 1 + χ r. = Q E 0 l

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ 1 ο ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ A ΛΥΚΕΙΟΥ

Η επαφή p n. Η επαφή p n. Υπενθύμιση: Ημιαγωγός τύπου n. Υπενθύμιση: Ημιαγωγός τύπου p

1. Ιδανικό κύκλωμα LC εκτελεί ηλεκτρικές ταλαντώσεις και η χρονική εξίσωση του φορτίου του πυκνωτή

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ. Φυσική Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Γ Λυκείου ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΩΝ. D = mω 2

C (3) (4) R 3 R 4 (2)

Το χρονικό διάστημα μέσα σε μια περίοδο που η ενέργεια του μαγνητικού πεδίου αυξάνεται ισούται με:

Experiments are the only means of knowledge. Anyother is poetry and imagination. M.Plank 2 ΟΙ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΤΟΥ MAXWELL

ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ Ι ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΑ

AΠΟΦΑΣΗ της από 3/4/2012 Συνεδρίασης του Δ.Σ. του Τμήματος Φυσικής. ΕΞΕΤΑΣΤΕΑ ΥΛΗ ΦΥΣΙΚΗΣ ΙΙΙ (ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ) Για το 5ο εξάμηνο

Διάλεξη 2. Ηλεκτροτεχνία Ι. Κυκλώματα συνεχούς και Ηλεκτρομαγνητισμός. Α. Δροσόπουλος

ΘΕΜΑΤΑ ΠΑΛΑΙΟΤΕΡΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

M M n+ + ne (1) Ox + ne Red (2) i = i Cdl + i F (3) de dt + i F (4) i = C dl. e E Ecorr

Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

3ο ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 19 Οκτώβρη 2014 Ταλαντώσεις - Πρόχειρες Λύσεις. Θέµα Α

ΑΣΚΗΣΗ 1 ΜΟΝΟΦΑΣΙΚΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΤΗΣ

3ο ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 19 Οκτώβρη 2014 Ταλαντώσεις - Πρόχειρες Λύσεις. Θέµα Α

( ) Στοιχεία που αποθηκεύουν ενέργεια Ψ = N Φ. διαφορικές εξισώσεις. Πηνίο. μαγνητικό πεδίο. του πηνίου (κάθε. ένα πηνίο Ν σπειρών:

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο: ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ.

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΜΕΤΡΗΣΗ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΣΕ ΠΡΑΚΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ιδακτική Ενότητα: Μηχανικές Αρµονικές Ταλαντώσεις Ασκήσεις που δόθηκαν στις εξετάσεις των Πανελληνίων ως

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΦΥΣΙΚΗ. Για τις ερωτήσεις 1-5 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της. ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Ενότητα 11: ΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΛΙΤΣΑΡΔΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΤΗΜΜΥ

Q2-1. Η Φυσική του Φούρνου Μικροκυμάτων. Theory. Μέρος Α: Δομή και λειτουργία του μάγνητρον (6.6 points) Greek (Greece)

Φ Υ Σ Ι Κ Η Τ Α Ξ Η Σ Β 1 ο υ Κ Υ Κ Λ Ο Υ

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Μετατροπή από καρτεσιανό σε κυλινδρικό σύστηµα Απειροστές ποσότητες... 7

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ 2. ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

Ηλεκτρικές Ταλαντώσεις 2ο Σετ Ασκήσεων - Φθινόπωρο 2012

Κυκλώματα με ημιτονοειδή διέγερση

(α) 1. (β) Το σύστημα βρίσκεται υπό διαφορά δυναμικού 12 V: U ολ = 1 2 C ολ(δv) 2 = J.

ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΟΝΟΜ/ΜΟ: ΤΜΗΜΑ: ΘΕΜΑ 1 Ο. 1 ο κεφάλαιο: «ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ» 1.1 Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση: F(N) x(m) 1.2 Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση:

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Β ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 3 ΙΟΥΝΙΟΥ 2003 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

Περιεχόμενο της άσκησης

Περιεχόμενα. Πρόλογος...13

HMY 102 Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

Εισαγωγή στη Σχεδίαση Κυκλωμάτων RF

Φυσική για Μηχανικούς

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα. ΔΙΑΛΕΞΗ 14 Πυκνωτές Διηλεκτρικά

ηλεκτρικό ρεύµα ampere

Φυσική για Μηχανικούς

(ΚΕΦ 32) f( x x f( x) x z y

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

στη θέση 1. Κάποια χρονική στιγμή μεταφέρουμε το διακόπτη από τη θέση 1 στη

Transcript:

Επιστήμη & Απασχόληση του Ηλεκτρονικού Μηχανικού Προσδιορισμός της Αγωγιμότητας Συνεχούς Ρεύματος Λεπτών-Στρωμάτων Ιοντικών Αγωγών μέσω Ανάλυσης των Μετρήσεων Διηλεκτρικής Φασματοσκοπίας στο Πεδίο του Χρόνου και της Συχνότητας Δρ. Ελευθέριος Καπετανάκης Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών Τ.Ε. Σχολή Εφαρμοσμένων Επιστημών E-mail: ekapetan@chania.teicrete.gr

Περίγραμμα Βασικές αρχές διηλεκτρικής φασματοσκοπίας ευρείας ζώνης (Broadband Dielectric Spectroscopy, BDS) BDS σε ηλεκτρολύτες με ηλεκτρόδια που μπλοκάρουν την κίνηση των ιόντων Τύποι υπολογισμού της αγωγιμότητας όγκου, dc Νέα φόρμουλα υπολογισμού της dc στο πεδίο της Συχνότητας του Χρόνου Συμπεράσματα

Διηλεκτρική πόλωση: είναι η μετακίνηση οποιουδήποτε δέσμιου φορτίου ή διπόλου από την κατάσταση ισορροπίας του, κατά την εφαρμογή ενός εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου Το ηλεκτρικό πεδίο δεν μπορεί να αναγκάσει τα φορτία να διαφύγουν από το υλικό. Ένα διηλεκτρικό υλικό αυξάνει την ικανότητα αποθήκευσης ενός πυκνωτή λόγω της εξουδετέρωσης που προκαλεί στα φορτία των οπλισμών του, τα οποία διαφορετικά θα μπορούσαν να συμβάλουν στο εξωτερικό πεδίο. + + - -

συνολικό επιφανειακό φορτίο δέσμιο επιφανειακό φορτίο ελεύθερο επιφανειακό φορτίο E : ηλεκτρικό πεδίο, P : διηλεκτρική πόλωση, D : διηλεκτρική μετατόπιση, ε 0 : ηλεκτρική διαπερατότητα του κενού, χ : διηλεκτρική επιδεκτικότητα

Διαφορετικοί μηχανισμοί πόλωσης μη πολικό άτομο ή μόριο ηλεκτρονική πόλωση ηλεκτρικό δίπολο, μ πόλωση προσανατολισμού Ιοντικά φορτία πόλωση ιοντικών φορτίων

Διηλεκτρικές ιδιότητες σε χρονικά μεταβαλλόμενα πεδία Εάν οι αλλαγές της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου E(t) με τον χρόνο συμβαίνουν αργά σε σύγκριση με την κίνηση των μικροσκοπικών σωματιδίων, υπάρχει αρκετός χρόνος για τη δημιουργία πόλωσης που εξαρτάται από τον χρόνο P(t) η οποία είναι σε ισορροπία με το ηλεκτρικό πεδίο σε κάθε στιγμή, δηλ.: Ισότροπα, γραµµικά, διηλεκτρικά υλικά P(t) = ε 0 χ E(t) D(t) = ε 0 ε E(t) η εξάρτηση από το χρόνο του Ρ(t) είναι η ίδια με εκείνη του Ε(t) ε = 1+χ ε : (σχετική) διηλεκτρική σταθερά Τα διανύσματα Ρ και D είναι παράλληλα προς το διάνυσμα Ε Η σχέση μεταξύ των D και Ε είναι γραμμική, δηλαδή, η διηλεκτρική σταθερά είναι ανεξάρτητη από την ένταση του πεδίου (για E 10 6 V/cm).

Αρμονικά χρονικά μεταβαλλόμενα πεδία Όταν οι κινήσεις των μικροσκοπικών σωματιδίων δεν μπορούν να ακολουθήσουν το αρμονικό ηλεκτρικό πεδίο, η διηλεκτρική μετατόπιση επιδεικνύει μια διαφορά φάσης δ(ω) σε σχέση με το ηλεκτρικό πεδίο, για μια δεδομένη συχνότητα ω. Η σχέση μεταξύ D(t) και E(t) μπορεί να γραφεί με την εισαγωγή της σύνθετης διηλεκτρικής σταθεράς που εξαρτάται από τη συχνότητα ε*(ω). χρησιμοποιώντας την σχέση Euler

Πυκνωτής με κενό ως διηλεκτρικό, = 1 A = το εμβαδόν οπλισμού L = η απόσταση των οπλισμών του Το ρεύμα φόρτισης αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια από την αντιστρεπτή μετατόπιση φορέων φορτίου, προηγείται της τάσης κατά γωνία π/2 Το ρεύμα φόρτισης είναι το ρεύμα μετατόπισης Maxwell (1891)

Πυκνωτής με διηλεκτρικό υλικό Η σύνθετη διηλεκτρική σταθερά ε*= ε iε περιγράφει το φυσικό γεγονός ότι ένα διηλεκτρικό σε ένα περιοδικό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο μεταφέρει ηλεκτρικό ρεύμα που αποτελείται από δύο συνιστώσες, το ρεύμα φόρτισης και το ρεύμα απωλειών ε' είναι η γενίκευση το ρεύμα φόρτισης είναι ανάλογο του ε της διηλεκτρικής σταθεράς ε ε είναι ο συντελεστής απωλειών (loss factor) το ρεύμα απωλειών είναι ανάλογο του ε

Διηλεκτρική αγωγιμότητα Η γραμμική αλληλεπίδραση των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων με την ύλη περιγράφεται από μια από τις εξισώσεις Maxwell μαγνητικό πεδίο Η πυκνότητα ρεύματος J σχετίζεται με την αγωγιμότητα και την ένταση του ηλεκτρικού πεδίο μέσω του νόμου του Ohm: Η αγωγιμότητα είναι ο συντελεστής αναλογίας της πυκνότητας ρεύματος και της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου. Από μια πιο γενική άποψη, η αγωγιμότητα μπορεί να ερμηνευθεί ως η διηλεκτρική αγωγιμότητα: που αντιπροσωπεύει κάθε διαδικασία κατανάλωσης ενέργειας. (π.χ., σ μπορεί να αντιπροσωπεύει την τριβή που συνοδεύει τον προσανατολισμό του δίπολου)

Βασικές σχέσεις μεταξύ της σύνθετης διηλεκτρικής σταθεράς ε * και της σύνθετης αγωγιμότητας σ * (νόμος Ohm) και είναι ισοδύναμες

Alpha Analyzer, User's Manual

Complex Electric Modulus

BDS σε ηλεκτρολύτες με ηλεκτρόδια που μπλοκάρουν την κίνηση των ιόντων Απλούστερο ισοδύναμο κύκλωμα Μεταφορά ιόντων στον κυρίως όγκο Σχηματισμός διπλού στρώματος (Double-layer, DL) ατομική/ μοριακή πόλωση ηλεκτρονική πόλωση = μήκος Debye 15

Ηλεκτρικό διπλό στρώμα: Υποθέσεις-Μοντέλα Renewable and Sustainable Energy Reviews 58 (2016) 1189 1206

Πραγματικό μέρος της χωρητικότητας 17

Γραφική παράσταση σύνθετης αντίστασης Nyquist 18

Χαρακτηριστικές φαινομενικής αγωγιμότητα συναρτήσει της συχνότητας (χρόνου) σε δύο ακραίες περιπτώσεις που σχετίζονται με την παρουσία ή όχι ενός πλατού αγωγιμότητας ανεξάρτητο από τη συχνότητα. Διηλεκτρική χαλάρωση Πόλωση ηλεκτρ. Περιοχή Πάχος ηλεκτρολύτη Πόλωση ηλεκτροδίου Σε συστήματα που εμφανίζουν γραμμική διηλεκτρική απόκριση σε μια διαταραχή (αναφέρονται ως γραμμικά συστήματα), η απόκριση στο πεδίο του χρόνου,td, σχετίζεται με την απόκριση στο πεδίο της συχνότητας, FD, μέσω των μετασχηματισμών Laplace ή Fourier.

Ηλεκτρολύτης POM/PMMA Αποτελείται από πολυμερική μήτρα πολυμεθακρυλικού μεθυλεστέρα (PMMA) εμπλουτισμένη με κατάλληλες πολυοξομεταλικές ενώσεις (POMs). Μόριο POM H 3 PW 12 O 40 12-φωσφοβολφραμικό οξύ Πάχος POM-PMMA 270 nm ή 8 μm ΔΟΜΗ: ΜΕΜ ΔΟΜΗ: ΜΕΟΜ Κυκλικά ηλεκτρόδια αλουμινίου με διάμετρο 560 μm και πάχος 300 nm 500 nm στρώμα αλουμινίου Στρώμα διοξειδίου του πυριτίου (SiO 2 ) ως στρώμα μπλοκαρίσματος (BLs), ονομαστικού πάχους στην περιοχή 12-600 nm n ++ - τύπου δισκίδιο Si (0,001-0,005 Ω cm) - Το φορτίο του ανιόντος Κέγκιν (Keggin) [ PW 12 O 40 ] 3- αντισταθμίζεται από 3 πρωτόνια. - Ισχυρό οξύ Brønsted.

21

Γραφική παράσταση σύνθετης αντίστασης Nyquist ~ 3.1 10-9 S/cm για ΔΟΜΗ: ΜΕΜ Δεν υπάρχει ημικύκλιο για την περίπτωση του στρώματος POMPMMA πάχους 270 nm! ~ 105 MΩ 22

Πόλωση ηλεκτροδίου ΔΟΜΗ: ΜΕΜ fon: έναρξη πόλωσης ηλεκτροδίου fmax: πλήρη ανάπτυξη πόλωσης ηλεκτροδίου εs : σχετική στατική διηλεκτρική σταθερά για τον όγκου του υλικού, υπολογίζεται για f > fon Serghei, A. et al. (2009) Phys. Rev. B, 80 184301 Ηλεκτρολύτης ΡΟΜ-PMMA 8 μm Η τιμή της σταθεράς εs δεν είναι δυνατόν να εκτιμηθεί με αξιοπιστία και ως εκ τούτου, να υπολογισθεί με ασφάλεια η αγωγιμότητα σdc. Ηλεκτρολύτης ΡΟΜ-PMMA 270 nm Όχι μόνο η εs αλλά και οι τιμές των fon και fmax δεν μπορούν να εκτιμηθούν με βεβαιότητα, χαρακτηριστικό που τονίζει τους περιορισμούς της παραπάνω μεθόδου για την εύρεση της σdc!

Φανταστικό μέρος του Electric Modulus Οι καμπύλες M vs. f είναι ανεξάρτητα από L : μέγιστη απώλεια του Μ ΔΟΜΗ: ΜΕΜ Σχετίζεται με τον χαρακτηριστικό χρόνο αγωγιμότητας των ιόντων [Maxwell-like relaxation time: ] Macedo, P. B. et al. Chem. Glasses 1972, 13, 171-179 σ dc είναι περίπου 5.9 10-9 S/cm, Η τιμή αυτή είναι περίπου διπλάσια με εκείνη που αντιστοιχεί στο πλατό αγωγιμότητας (3,1 10-9 S/cm). 24

Σύγκριση της μιγαδικής διηλεκτρικής συνάρτησης ΔΟΜΗ: ΜΕΜ : η συχνότητα στην οποία ε = ε για την περιοχή συχνοτήτων και Richert, R.et al. J. Chem. Phys. 2011, 134, 104508 Ηλεκτρολύτης ΡΟΜ-PMMA 8 μm: σ dc είναι περίπου 5.9 10-9 S/cm, ίδια τιμή όπως αυτή που προκύπτει από την μέγιστη απώλεια του Μ. Ηλεκτρολύτης ΡΟΜ-PMMA 270 nm: σ dc δεν μπορεί να εκτιμηθεί!

ΔΟΜΗ: ΜΕΜ 26

Νέα φόρμουλα υπολογισμού της dc ΔΟΜΗ: ΜΕΜ = 3.5 nm ( το πάχος AlO x εξήχθηκε μέσω μετρήσεων Φωτοηλεκτρονικής Φασματοσκοπία Ακτίνων-Χ (XPS) = 0.3 nm ( για = συγκέντρωση POM ~ 2.8 10 20 mol/cm 3 ) 27

Στην περίπτωση της δομής ΜΕΜ: ή Ο χαρακτηριστικός χρόνος πόλωσης ηλεκτροδίων: μπορεί να εξαχθεί από τη συχνότητα με μέγιστη διηλεκτρική απώλεια: Kapetanakis E. et al. J. Phys. Chem. C 2016, 120, 21254 21262

Στην περίπτωση του παχύ στρώματος ΡΟΜ-PMMA = 1.9-3.4 10-9 S/cm Ηλεκτρολύτης ΡΟΜ-PMMA 270 nm: σ dc δεν μπορεί να εκτιμηθεί! Η τιμή f max δεν μπορεί να εκτιμηθεί με βεβαιότητα, Πιθανόν να οφείλεται σε ρεύματα διαρροής μέσω της στοίβας POM-PMMA /BL. 29

ΔΟΜΗ: ΜΕΟΜ 30

ΜΕΟΜ vs MEM 31

Aσυμφωνία της που λαμβάνεται μέσω της μέγιστης απώλεια του Μ Eq. 3: Eq. 1: Eq. 5: Η παραπάνω θερμική κατεργασία μειώνει τη μετρούμενη αγωγιμότητα ιόντων Οι διεργασίες χαλάρωσης που σχετίζονται με το νερό πιθανώς ως αποτέλεσμα σημαντικής μείωσης της περιεκτικότητας σε υγρασία του επηρεάζουν στρώματος ΡΟΜ-PMMA. τη θέση της κορυφής,, στα μη θερμικά επεξεργασμένα κύτταρα και ίσως την συνολική κατανομή των Επίσης, μπορεί να ελαχιστοποιήσει ή να εξαλείψει επιπλέον συνεισφορές καμπυλών διασποράς που προέρχονται και από ως διεργασίες εκ τούτου, χαλάρωσης την ορθότητα που σχετίζονται της με την παρουσία νερού (π.χ., επιφανειακή αγωγιμότητα και διπολική χαλάρωση). εξίσωσης (3).

Υπολογισμός της αγωγιμότητας dc λεπτών στρωμάτων ιοντικών αγωγών στο πεδίο του χρόνου

Διηλεκτρική φασματοσκοπία στο πεδίο του χρόνου Συστήματα ηλεκτρολύτη με χαμηλή ιοντική αγωγιμότητα Οι μετρήσεις σύνθετης αντίστασης ac διεξάγονται συνήθως σε συχνότητες 10-2 Hz. Για χαμηλότερες συχνότητες γίνονται αρκετά χρονοβόρες, και από αυτή την άποψη, οι μετρήσεις στο πεδίο του χρόνου (TD) είναι πιο κατάλληλες.

Πάχος POM-PMMA 270 nm ή 8 μm Πειραματική διαδικασία ΔΟΜΗ: ΜΕΟΜ 12 nm SiO 2 θερμική κατεργασία στους 113 C για 1 ώρα

= 1 V είναι το βήμα της τάσης πόλωσης όπου, και είναι οι διαφορές δυναμικού μεταξύ του παράλληλου κυκλώματος και του ισοδύναμου πυκνωτή ( 0.71 nf Ο χαρακτηριστικός χρόνος πόλωσης ηλεκτροδίου:

Μετρούμενο ρεύμα πόλωσης,, ως συνάρτηση του χρόνου μετά την εφαρμογή του βήματος τάσης 1.0 V, ( ) στις δομές POM-PMMA MEOM 270 nm και 8 μm Πυκνωτής: 8 μm POM-PMMA ~ 2.2 pa 0.45 TΩ 11.2 s Ο χαρακτηριστικός χρόνος πόλωσης ηλεκτροδίων μπορεί να εξαχθεί από το γινόμενο του ρεύματος πόλωσης και του χρόνου,, το οποίο παρουσιάζει ένα μέγιστο,, σε

Υπολογισμός της dc στο πεδίο του χρόνου

Σύγκριση των μεθόδων υπολογισμού της dc στο πεδίο του χρόνου (TD) και στο πεδίο της συχνότητας (FD)

Διηλεκτρική φασματοσκοπία στον χώρο του χρόνου Έστω ότι ένα εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο E(t) με τη μορφή σκαλοπατιού εφαρμόζεται στο διηλεκτρικό τη στιγμή t 0, δηλ. E(t) = E 0 για t t 0. Εξέλιξη της διαδικασίας πόλωσης στο TD στατική πόλωση Γνησίως αύξουσα συνάρτηση ακαριαία πόλωση του διηλεκτρικού (π.χ., ηλεκτρονική και ατομική πόλωση)

Μέσω του ολοκληρώματος Duhamel ή συνέλιξης (convolution) μπορούμε να υπολογίσουμε την εξάρτηση από το χρόνο της πόλωσης Ρ(t) για αυθαίρετο χρονικά μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό πεδίο E(t), καθώς η χρονική εξάρτηση από το χρόνο της Ρ(t) για τη διέγερση βήματος E 0 είναι ήδη γνωστή. Η συνάρτηση f(t) [s -1 ] ονομάζεται συνάρτηση διηλεκτρικής απόκρισης, είναι γνησίως φθίνουσα συνάρτηση και εκφράζει τη μορφή της καθυστερημένης απόκρισης του διηλεκτρικού μέσω μιας εξωτερικής διέγερσης. Το πεδίο E(t) δημιουργεί ένα συνολικό ρεύμα πυκνότητας j(t): Για E(t) = E 0 για t > 0:

Διηλεκτρική φασματοσκοπία σε γραμμικά συστήματα Θεωρώντας ότι: I. Το ρεύμα DC αγωγιμότητας, σ0, είναι αμελητέο. II. Δεν υπάρχει στη χρονική κλίμακα της μέτρησης η ακαριαία απόκριση του διηλεκτρικού. III. Τα φαινόμενα μνήμης του διηλεκτρικού είναι αμελητέα. Οι αποκρίσεις πόλωσης-αποπόλωσης είναι ίσες: I pol (t ) abs I dep (t ) με I pol (t ) A 0 E0 f t

Υπολογισμός της dc στο πεδίο της συχνότητας Όταν αντί μιας συνάρτησης βήματος για το ηλεκτρικού πεδίου έχουμε ένα αρμονικό χρονικό μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό πεδίο με πλάτος, Ε0, και γωνιακή συχνότητα, ω = 2πf, να εφαρμόζεται στα ηλεκτρόδια, η εξαρτώμενη από τη συχνότητα διηλεκτρική πόλωση μπορεί να ληφθεί με μετασχηματισμό Fourier του P(t). Η σύνθετη διηλεκτρική επιδεκτικότητα στο χώρο των συχνοτήτων, χ*(ω), μπορεί να προκύψει από το μετασχηματισμό Fourier της συνάρτησης διηλεκτρικής απόκρισης F[f (t)]. * i F f t f t exp i t dt 0 ε'(ω) = ε + χ'(ω) και ε"(ω) = χ"(ω)

Σύμφωνα με το παραπάνω μοντέλο το ρεύμα πόλωσης ακολουθεί μια απλή εκθετική μείωση : εκθετική μείωση Το φανταστικό μέρος της επιδεκτικότητας, και ως εκ τούτου της, εμφανίζει ένα μέγιστο,, σε με, οδηγώντας έτσι στην ίδια dc αγωγιμότητα χρησιμοποιώντας τη νέα φόρμουλα υπολογισμού της dc στο πεδίο του χρόνου και της συχνότητας.

Μη-εκθετική μείωση του ρεύματος πόλωσης στην περιοχή πόλωσης ηλεκτροδίου Καμπύλες όπως προκύπτουν από τα πειραματικά σημεία (συνεχείς γραμμές) και τα σημεία προσαρμογής του Φανταστικά μέρη των μετασχηματισμών Fourier όπως προκύπτουν από τα σημεία προσαρμογής του : υπέρθεση εκθετικών αποκρίσεων μικρότερο του ένα

Αναπαράσταση του ρεύματος πόλωσης από τη συνάρτηση Kohlrausch Williams Watts (KWW) (stretched exponential relaxation function) με ( για εκθετική μείωση)

Υπολογισμός της dc στο πεδίο του χρόνου και στο πεδίο της συχνότητας

Συμπεράσματα Προτείνεται μια μέθοδος υπολογισμού της αγωγιμότητας συνεχούς ρεύματος ιοντικών αγωγών. Η πόλωση του ηλεκτροδίου αξιοποιείται με ένα ειδικά σχεδιασμένο πυκνωτή που μπλοκάρει τα ιόντα. Η dc-αγωγιμότητα μπορεί να εξαχθεί ανεξάρτητα από το πάχος του ηλεκτρολύτη. Η μέθοδος είναι χρήσιμη για ηλεκτρολύτες που δεν επιδεικνύουν πλατό αγωγιμότητας ανεξάρτητο από τη συχνότητα. Η μέθοδος είναι εφαρμόσιμη σε μετρήσεις τόσο στο πεδίο του χρόνου όσο και στο πεδίο της συχνότητας.

Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας! 49

*E-mail ekapetan@chania.teicrete.gr; phone +30 28210 23056; fax +30 28210 23003.