Dielektrik u elektrostatskom polju

Σχετικά έγγραφα
Popis oznaka. Elektrotehnički fakultet Osijek Stručni studij. Osnove elektrotehnike I. A el A meh. a a 1 a 2 a v a v. a v. B 1n. B 1t. B 2t.

konst. Električni otpor

I.13. Koliki je napon između neke tačke A čiji je potencijal 5 V i referentne tačke u odnosu na koju se taj potencijal računa?

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

Osnove elektrotehnike I popravni parcijalni ispit VARIJANTA A

Gauss, Stokes, Maxwell. Vektorski identiteti ( ),

2 tg x ctg x 1 = =, cos 2x Zbog četvrtog kvadranta rješenje je: 2 ctg x

1. Rad sila u el. polju i potencijalna energija 2. Električni potencijal 3. Vodič u električnom polju 4. Raspodjela naboja u vodljivom tijelu 5.

Materija u magnetskom polju

M086 LA 1 M106 GRP. Tema: Baza vektorskog prostora. Koordinatni sustav. Norma. CSB nejednakost

Osnovni primer. (Z, +,,, 0, 1) je komutativan prsten sa jedinicom: množenje je distributivno prema sabiranju

Materijali u el. polju. Dielektrici

Zadaci sa prethodnih prijemnih ispita iz matematike na Beogradskom univerzitetu

Kaskadna kompenzacija SAU

(P.I.) PRETPOSTAVKA INDUKCIJE - pretpostavimo da tvrdnja vrijedi za n = k.

18. listopada listopada / 13

SEKUNDARNE VEZE međumolekulske veze

OM2 V3 Ime i prezime: Index br: I SAVIJANJE SILAMA TANKOZIDNIH ŠTAPOVA

IspitivaƬe funkcija: 1. Oblast definisanosti funkcije (ili domen funkcije) D f

SEMINAR IZ KOLEGIJA ANALITIČKA KEMIJA I. Studij Primijenjena kemija

Dvoatomna linearna rešetka

DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 7 - Jovanka Pantović

Veleučilište u Rijeci Stručni studij sigurnosti na radu Akad. god. 2011/2012. Matematika. Monotonost i ekstremi. Katica Jurasić. Rijeka, 2011.

V(x,y,z) razmatrane povrsi S

Funkcije dviju varjabli (zadaci za vježbu)

Trigonometrija 2. Adicijske formule. Formule dvostrukog kuta Formule polovičnog kuta Pretvaranje sume(razlike u produkt i obrnuto

Ispitivanje toka i skiciranje grafika funkcija

PARCIJALNI IZVODI I DIFERENCIJALI. Sama definicija parcijalnog izvoda i diferencijala je malo teža, mi se njome ovde nećemo baviti a vi ćete je,

a M a A. Može se pokazati da je supremum (ako postoji) jedinstven pa uvodimo oznaku sup A.

UNIVERZITET U NIŠU ELEKTRONSKI FAKULTET SIGNALI I SISTEMI. Zbirka zadataka

Tok električnog polja. Gaussov zakon. Tok vektora A kroz danu površinu S definiramo izrazom:

3.1 Granična vrednost funkcije u tački

Linearna algebra 2 prvi kolokvij,

SADRŽAJ. 1. Električni naboj 2. Coulombov zakon 3. Električno polje 4. Gaussov zakon 5. Potencijal elektrostatičkog polja

PRAVA. Prava je u prostoru određena jednom svojom tačkom i vektorom paralelnim sa tom pravom ( vektor paralelnosti).

Pismeni ispit iz matematike Riješiti sistem jednačina i diskutovati rješenja sistema u zavisnosti od parametra: ( ) + 1.

IZVODI ZADACI ( IV deo) Rešenje: Najpre ćemo logaritmovati ovu jednakost sa ln ( to beše prirodni logaritam za osnovu e) a zatim ćemo

Ampèreova i Lorentzova sila zadatci za vježbu

π π ELEKTROTEHNIČKI ODJEL i) f (x) = x 3 x 2 x + 1, a = 1, b = 1;

- pravac n je zadan s točkom T(2,0) i koeficijentom smjera k=2. (30 bodova)

PRAVAC. riješeni zadaci 1 od 8 1. Nađite parametarski i kanonski oblik jednadžbe pravca koji prolazi točkama. i kroz A :

Računarska grafika. Rasterizacija linije

41. Jednačine koje se svode na kvadratne

Matematička analiza 1 dodatni zadaci

1.4 Tangenta i normala

5. Karakteristične funkcije

7 Algebarske jednadžbe

IZRAČUNAVANJE POKAZATELJA NAČINA RADA NAČINA RADA (ISKORIŠĆENOSTI KAPACITETA, STEPENA OTVORENOSTI RADNIH MESTA I NIVOA ORGANIZOVANOSTI)

Elektron u magnetskom polju

Kontrolni zadatak (Tačka, prava, ravan, diedar, poliedar, ortogonalna projekcija), grupa A

Cauchyjev teorem. Postoji više dokaza ovog teorema, a najjednostvniji je uz pomoć Greenove formule: dxdy. int C i Cauchy Riemannovih uvjeta.

DIMENZIONISANJE PRAVOUGAONIH POPREČNIH PRESEKA NAPREGNUTIH NA PRAVO SLOŽENO SAVIJANJE

numeričkih deskriptivnih mera.

Elementi spektralne teorije matrica

IZVODI ZADACI (I deo)

Dvanaesti praktikum iz Analize 1

Zadaci iz trigonometrije za seminar

SISTEMI NELINEARNIH JEDNAČINA

( , treći kolokvij) 3. Na dite lokalne ekstreme funkcije z = x 4 + y 4 2x 2 + 2y 2 3. (20 bodova)

Akvizicija tereta. 5660t. Y= masa drva, X=masa cementa. Na brod će se ukrcati 1733 tona drva i 3927 tona cementa.

Matematika 1 - vježbe. 11. prosinca 2015.

Slika 1. Električna influencija

OSNOVE ELEKTROTEHNIKE I

Pošto pretvaramo iz veće u manju mjernu jedinicu broj 2.5 množimo s 1000,

Dijagrami: Greda i konzola. Prosta greda. II. Dijagrami unutarnjih sila. 2. Popre nih sila TZ 3. Momenata savijanja My. 1. Uzdužnih sila N. 11.

Otpornost R u kolu naizmjenične struje

Gravitacija. Gravitacija. Newtonov zakon gravitacije. Odredivanje gravitacijske konstante. Keplerovi zakoni. Gravitacijsko polje. Troma i teška masa

3. Napisati relaciju za proracun elektricnog kapaciteta vazdusnog cilindricnog kondenzatora. Definirati velicine koje se koriste u relaciji.

Elektricitet i magnetizam. 2. Magnetizam

Magnetsko polje ravnog vodiča, strujne petlje i zavojnice

Pismeni ispit iz matematike GRUPA A 1. Napisati u trigonometrijskom i eksponencijalnom obliku kompleksni broj, zatim naći 4 z.

ELEKTROSTATIKA. Električni naboji. Električna sila, električno polje. Električni potencijal. Električna potencijalna energija

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Teorija kretanja drumskih vozila Vučno-dinamičke performanse vozila: MAKSIMALNA BRZINA

Eliminacijski zadatak iz Matematike 1 za kemičare

( , 2. kolokvij)

Elektrodinamika

radni nerecenzirani materijal za predavanja

Klasifikacija blizu Kelerovih mnogostrukosti. konstantne holomorfne sekcione krivine. Kelerove. mnogostrukosti. blizu Kelerove.

Elektrodinamika ( ) ELEKTRODINAMIKA Q t l R = ρ R R R R = W = U I t P = U I

Dinamika krutog tijela ( ) Gibanje krutog tijela. Gibanje krutog tijela. Pojmovi: C. Složeno gibanje. A. Translacijsko gibanje krutog tijela. 14.

ELEKTRIČNO I MAGNETNO POLJE

Kinematika materijalne toke. 3. dio a) Zadavanje krivocrtnog gibanja b) Brzina v i ubrzanje a

kondenzatori električna struja i otpor Istosmjerni strujni krugovi

( ) ( ) 2 UNIVERZITET U ZENICI POLITEHNIČKI FAKULTET. Zadaci za pripremu polaganja kvalifikacionog ispita iz Matematike. 1. Riješiti jednačine: 4

Operacije s matricama

PRIMJER 3. MATLAB filtdemo

Elektrotehnički fakultet univerziteta u Beogradu 17.maj Odsek za Softversko inžinjerstvo

21. ŠKOLSKO/OPĆINSKO/GRADSKO NATJECANJE IZ GEOGRAFIJE GODINE 8. RAZRED TOČNI ODGOVORI

MATRICE I DETERMINANTE - formule i zadaci - (Matrice i determinante) 1 / 15

Općenito, iznos normalne deformacije u smjeru normale n dan je izrazom:

Osnovne teoreme diferencijalnog računa

ZADATCI S NATJECANJA

Numerička matematika 2. kolokvij (1. srpnja 2009.)

( ) π. I slučaj-štap sa zglobovima na krajevima F. Opšte rešenje diferencijalne jednačine (1): min

Elektricitet i magnetizam. 1. Elektricitet

2. Ako je funkcija f(x) parna onda se Fourierov red funkcije f(x) reducira na Fourierov kosinusni red. f(x) cos

Moguća i virtuelna pomjeranja

TRIGONOMETRIJSKE FUNKCIJE I I.1.

INTEGRALNI RAČUN. Teorije, metodike i povijest infinitezimalnih računa. Lucija Mijić 17. veljače 2011.

Zavrxni ispit iz Matematiqke analize 1

Transcript:

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij ielektrik u elektrostatskom polju Polarizacija dielektrika snoe elektrotehnike I Jedno od osnonih sojstaa dielektrika je črsta eza elektronskog plina s molekulama dielektrika. U električnom polju elektronski plin će se pomaknuti za malenu udaljenost ne napuštajući ezu sa sojom molekulom. Pojedini elektroni mogu napustiti molekule uz koje su ezani samo uz rlo jako anjsko električno polje. Nastupi proboj dielektrika on postane odlji.

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I Nepolarna molekula središte elektronskog oblaka E elektronski oblak Nepolarna molekula u električnom polju Izmeñu središta negatinog naboja (elektronskog plina) i pozitinog naboja pojaljuje se udaljenost l. l

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I Molekula je postala dipol. ipolni moment je to eći što je anjsko električno polje jače. ipolni moment orijentiran je u smjeru anjskog električnog polja, koje ga uzrokuje. aj će se proces oditi u sim molekulama dielektrika koji se nañe u električnom polju. 3

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I Postoje i materijali kod kojih pojedine molekule predstaljaju dipole, tz. polarne molekule. E Polarna molekula Polarna molekula u električnom polju 4

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I U anjskom električnom polju polarna molekula se nastoji postaiti u taka položaj da se dipolni moment poklapa sa smjerom anjskog električnog polja. o neće biti u potpunosti moguće, jer je molekula kod krutih dielektrika ezana intermolekularim silama za susjedne molekule. Primjer: oda molekula ima jako izražen polarni efekt. 5

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I E Polarizacija dielektrika plošni naboj Polarizacija dielektrika je proces orijentacije dipola dielektrika u električnom polju. 6

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I Utjecaj naboja susjednih dipola unutar dielektrika se poništaa. Na poršini dielektrika pojaljuje se plošni naboj: plošni naboj (gustoća induciranog naboja) σ p α E konstanta jakost električnog polja Gustoća induciranog naboja σ p je proporcionalna jakosti električnog polja. 7

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I Vektor električne polarizacije Stanje unutar dielektrika može se opisati ektorom gustoće dipolnog momenta. aj se ektor zoe ektor električne polarizacije: P ( p) dv dv dipolni moment pojedinog dipola Mjerna jedinica ektora električne polarizacije je: [ ] P [ p] [ V ] Asm 3 m As m 8

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I Za ećinu dielektrika je ektor električne polarizacije proporcionalan jakosti polja na promatranom mjestu: P 0 χ ee As Vm V m As m [ P] χ e je bezdimenzionalna konstanta to je električna susceptibilnost dielektrika. Električna susceptibilnost akuuma je nula ektor polarizacije je jednak nuli. 9

E Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I E σ p strujnice ektora polarizacije polarizirani dielektrik ielektrik u nehomogenom polju 0

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I U dielektriku ektor polarizacije možemo prikazati kao ektorsko polje. Vektor polarizacije ima: izore u negatinom plošnom naboju na anjskoj plohi dielektrika, a ponore u pozitinom plošnom naboju na poršini. o su naboji koje je induciralo anjsko električno polje u procesu polarizacije (a ne naneseni naboji).

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I U homogenom polju ektor električne polarizacije ima konstantan iznos i smjer u cijelom dielektriku. U nehomogenom polju ektor električne polarizacije razlikuje se od točke do točke po iznosu i smjeru. Unosom dielektrika u homogeno polje ono postane nehomogeno. Polje će u dielektriku inducirati električne dipole, čije će se polje superponirati ranijem homogenom polju.

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I ok ektora električne polarizacije Vektor električne polarizacije rasprostire se samo unutar polariziranog dielektrika. Njegoe strujnice iziru iz induciranog negatinog plošnog naboja, a poniru u induciranom pozitinom plošnom naboju na poršini dielektrika. ok ektora električne polarizacije definiramo analogno kao i tok ektora jakosti električnog polja: d Φ P P d S 3

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I ploha integracije S σ p Q p S ds P P d S polarizirani dielektrik Q p ok ektora električne polarizacije kroz zatorenu plohu 4

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I ok ektora električne polarizacije kroz zatorenu plohu jednak je negatinoj rijednosti obuhaćenog induciranog plošnog naboja na dielektriku. ok ektora električne polarizacije bi bio jednak nuli: ako bi plohom obuhatili cijeli dielektrik, ako ploha uopće ne obuhaća dielektrik, kao i onda ako dielektrik nije polariziran. 5

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I Vezani naboj σ p Plošni naboj induciran na poršini dielektrika ne može napustiti molekulu na koju je ezan ezani naboj. aj naboj postoji samo ako postoji anjsko električno polje koje ga inducira. n ima znatan utjecaj na raspored i jakost električnog polja i unutar i izan polariziranog dielektrika. 6

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I σ 0 E σ 0 E 0 Q S jakost polja na poršini kugle: σ 0 0 Nabijena kugla u akuumu 7

dielektrik Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij E σ p σ 0 Nabijena kugla u dielektriku snoe elektrotehnike I ukupna plošna gustoća naboja: σ σ E ' 0 0 plošna gustoća naboja kugle jakost električnog polja u dielektriku σ 0 E 0' < E 0 0 σ σ p plošna gustoća induciranog naboja jakost polja na poršini kugle: p jakost električnog polja u akuumu 8

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I Permitinost dielektrika U definiciji ektora električne polarizacije uedena je susceptibilnost dielektrika χ e : P χ e E 0 Češće se koristi konstanta r relatina dielektrična konstanta. Vrijedi: χ r e 9

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I Relatina dielektrična konstanta r je broj koji goori koliko puta neki dielektrik smanjuje jakost električnog polja u odnosu na akuum. Relatina dielektrična konstanta: za akuum ima rijednost, kod ećine uobičajenih dielektrika kreće se u granicama od 3 do 0, ali može biti i mnogo eća, kod destilirane ode ima rijednost 8. Homogeno polje u destiliranoj odi će biti 8 puta slabije nego u akuumu! 0

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I Relatina dielektrična konstanta je broj koji goori koliko puta neki dielektrik smanjuje jakost električnog polja u odnosu na akuum. o je bezdimenzionalna eličina. Utjecaj dielektrika na jakost polja odreñuje apsolutna dielektrična konstanta (permitinost): χ ) 0( 0 r e Permitinost ima istu jedinicu mjere kao i permitinost akuuma.

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku E Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I Poopćeni Gausso zakon Gausso zakon rijedi bez ograničenja i na potpuno ili djelomično obuhaćen dielektrik. ploha integracije S Q Q Q n Q p Q i S E d S n i Q 0 polarizirani dielektrik i

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I ukupan obuhaćeni naboj S P d S Q p E ds S 0 Q n i Q i Q 0 p isto područje integracije n Q i 0 i S P d S 3

4 Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I E Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku n i i S S Q S P S E 0 d d ( ) n i i S Q S P E 0 d n i i S Q S d P E 0 ektor električnog pomaka

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij Vektor električnog pomaka snoe elektrotehnike I U izrazu za poopćeni Gausso zakon ueli smo noi ektor ektor električnog pomaka (ektor električne indukcije ili ektor gustoće električnog toka): E P E χ 0 0 ee ( χ )E 0 E 0 0 Vektor električnog pomaka u izotropnim dielektricima je kolinearan s ektorom jakosti električnog polja: E E 0 Mjerna jedinica za ektor r električnog pomaka: [ ] [ ][ ] e E r As Vm V m As m 5

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I Električno polje na granici daju dielektrika 0 r 0 r E 0 0 E E E E E granica daju dielektrika Električno polje okomito na granicu E E 6

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I ϕ 0 r E E 0 r E E l ϕ granica daju dielektrika jakost električnog polja E E ϕ ϕ E l Polje paralelno s granicom 7

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij E t E E n n E t E E sinα E sin t α E t E α 0 r E n α snoe elektrotehnike I 0 r E t E E n Vektor jakosti električnog polja na granici daju dielektrika 8

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij n n n t snoe elektrotehnike I cosα t t cosα α n n α 0 r 0 r t Vektor električnog pomaka na granici daju dielektrika 9

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I E E α podijelimo oe sinα sin cosα cos α dije jednadžbe i urstimo E tg tg α α a je jednakost poznata kao zakon loma silnica električnog polja. 30

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij Električna črstoća dielektrika snoe elektrotehnike I Uz rlo jako anjsko električno polje sile na električne naboje u dielektriku mogu postati eće od sila koje drže naboje ezane za pojedine molekule dielektrika. olazi do električnog proboja dielektrika (izolatora). ielektrična sojsta gotoo trenutno nestaju. Jakost (homogenog) električnog polja kod koje dolazi do proboja dielektrika električna črstoća dielektrika. Vakuum je idealan izolator ima beskonačnu električnu črstoću. 3

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I Vrste dielektrika Vrste polarizacije Proces polarizacije je kod mnogih dielektrika rlo složen. Vrste polarizacije: elektronska polarizacija, releksacijska polarizacija feroelektrici, trajna polarizacija. 3

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I Elektronska polarizacija: dielektrik nema dipolne molekule, permitinost je konstantna, praktički je trenutačna. Releksacijska polarizacija: dielektrik ima dipolne molekule, polarizacija može biti dugotrajna (do iše sati), permitinost se mijenja kako se se eći broj dipola postalja u smjer polja. eroelektrici pri smanjianju polja zadržaaju remanentnu polarizaciju. 33

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I remanentni iznos E isnost i E kod feroelektrika 34

Seučilište J. J. Strossmayera u sijeku Elektrotehnički fakultet sijek Stručni studij snoe elektrotehnike I Elektreti Elektreti su trajno polarizirani dielektrici. rajna polarizacija dielektrik se u tekućem stanju postai u električno polje, zatim se skrutne (hlañenjem ili polimerizacijom). Molekule dipoli ostanu pri tome u som položaju kao kad su se nalazili u električnom polju. 35