#6 Istosmjerne struje

Σχετικά έγγραφα
Gauss, Stokes, Maxwell. Vektorski identiteti ( ),

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

PRIMJER 3. MATLAB filtdemo

Eliminacijski zadatak iz Matematike 1 za kemičare

konst. Električni otpor

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

1 Promjena baze vektora

radni nerecenzirani materijal za predavanja R(f) = {f(x) x D}

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

1.4 Tangenta i normala

5. PARCIJALNE DERIVACIJE

Matematika 1 - vježbe. 11. prosinca 2015.

ELEKTRODINAMIKA ELEMENTI STRUJNOG KRUGA IZVOR ELEKTRIČNE ENERGIJE

Elektrodinamika

Što je to struja (općenito)? = tok čestica kroz neku plohu u jedinici vremena -molekule tekućine struja tekućine (vode) -molekule plina struja plina

FAKULTET PROMETNIH ZNANOSTI

7 Algebarske jednadžbe

Funkcije dviju varjabli (zadaci za vježbu)

I POČETNE TEORIJE METALA. KRISTALNA REŠETKA

TRIGONOMETRIJSKE FUNKCIJE I I.1.

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

Matematička analiza 1 dodatni zadaci

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

F (x) = kx. F (x )dx. F = kx. U(x) = U(0) kx2

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?

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

Periodičke izmjenične veličine

Ĉetverokut - DOMAĆA ZADAĆA. Nakon odgledanih videa trebali biste biti u stanju samostalno riješiti sljedeće zadatke.

Dimenzioniranje nosaa. 1. Uvjeti vrstoe

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

Matematka 1 Zadaci za drugi kolokvijum

III VEŽBA: FURIJEOVI REDOVI

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

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

F (t) F (t) F (t) OGLEDNI PRIMJER SVEUČILIŠTE J.J.STROSSMAYERA U OSIJEKU ZADATAK

L E M I L I C E LEMILICA WELLER WHS40. LEMILICA WELLER SP25 220V 25W Karakteristike: 220V, 25W, VRH 4,5 mm Tip: LEMILICA WELLER. Tip: LEMILICA WELLER

Π Ο Λ Ι Τ Ι Κ Α Κ Α Ι Σ Τ Ρ Α Τ Ι Ω Τ Ι Κ Α Γ Ε Γ Ο Ν Ο Τ Α

VJEŽBE IZ ELEKTRODINAMIKE

Apsolutno neprekidne raspodele Raspodele apsolutno neprekidnih sluqajnih promenljivih nazivaju se apsolutno neprekidnim raspodelama.

Elektron u periodičnom potencijalu

5. Karakteristične funkcije

DRUGI KOLOKVIJUM IZ MATEMATIKE 9x + 6y + z = 1 4x 2y + z = 1 x + 2y + 3z = 2. je neprekidna za a =

A 1 A 2 A 3 B 1 B 2 B 3

Otpornost R u kolu naizmjenične struje

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

Ispitivanje toka i skiciranje grafika funkcija

Riješeni zadaci: Nizovi realnih brojeva

Opća bilanca tvari - = akumulacija u dif. vremenu u dif. volumenu promatranog sustava. masa unijeta u dif. vremenu u dif. volumen promatranog sustava

Podsjetnik za državnu maturu iz fizike značenje formula

Zadatak 2 Odrediti tačke grananja, Riemann-ovu površ, opisati sve grane funkcije f(z) = z 3 z 4 i objasniti prelazak sa jedne na drugu granu.

Elektricitet i magnetizam. 1. Elektricitet

UNIVERZITET U NIŠU ELEKTRONSKI FAKULTET SIGNALI I SISTEMI. Zbirka zadataka

STATIČKE KARAKTERISTIKE DIODA I TRANZISTORA

radni nerecenzirani materijal za predavanja

( , 2. kolokvij)

ELEKTRODINAMIKA. Pregled formula

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

18. listopada listopada / 13

u = 0 u = ϕ t + Π) = 0 t + Π = C(t) C(t) C(t) = K K C(t) ϕ = ϕ 1 + C(t) dt Kt 2 ϕ = 0

2. KOLOKVIJ IZ MATEMATIKE 1

Ekstremi funkcije jedne varijable

MATEMATIKA I 1.kolokvij zadaci za vježbu I dio

Elektron u magnetskom polju

( ) ( ) Zadatak 001 (Ines, hotelijerska škola) Ako je tg x = 4, izračunaj

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

Impuls i količina gibanja

Uvod u termodinamiku

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

PROSTA GREDA (PROSTO OSLONJENA GREDA)

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

S t r a n a 1. 1.Povezati jonsku jačinu rastvora: a) MgCl 2 b) Al 2 (SO 4 ) 3 sa njihovim molalitetima, m. za so tipa: M p X q. pa je jonska jačina:

!"!# ""$ %%"" %$" &" %" "!'! " #$!

Magnetska svojstva materijala

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

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

Ampèreova i Lorentzova sila zadatci za vježbu

kondenzatori električna struja i otpor Istosmjerni strujni krugovi

Elementi spektralne teorije matrica

Metal u oscilirajućem električnom polju

Περιεχόμενα. A(x 1, x 2 )

Uvod Kako naći ortogonalne trajektorije. 1 Polje smjerova. 2 Eulerova metoda za rješavanje dif. jednadžbi prvog reda. 3 Ortogonalne trajektorije

Moguća i virtuelna pomjeranja

Linearna algebra I, zimski semestar 2007/2008

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

4.7. Zadaci Formalizam diferenciranja (teorija na stranama ) 343. Znajući izvod funkcije x arctg x, odrediti izvod funkcije x arcctg x.

RIJEŠENI ZADACI I TEORIJA IZ

DIMENZIONISANJE PRAVOUGAONIH POPREČNIH PRESEKA NAPREGNUTIH NA PRAVO SLOŽENO SAVIJANJE

Obrada signala

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

2.7 Primjene odredenih integrala

Informacije o predmetu

Κεφάλαιο 1 Πραγματικοί Αριθμοί 1.1 Σύνολα

m i N 1 F i = j i F ij + F x

HONDA. Έτος κατασκευής

Α Ρ Ι Θ Μ Ο Σ : 6.913

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

Elektronički Elementi i Sklopovi


ibemo Kazakhstan Republic of Kazakhstan, West Kazakhstan Oblast, Aksai, Pramzone, BKKS office complex Phone: ; Fax:

Transcript:

#6 Istosmjerne struje I Jednadžbe za istosmjerne struje II Gibbsov potencijal u vodičima predavanja 20**

Drudeov model za vodljive elektrone Jouleov zakon Makroskopske jednadžbe za istosmjerne struje Gibbsov potencijal za ω 0 Boltzmannove jednadžbe

Motivacija I u kojim sve eksperimentima u FČS istosmjerne struje imaju važnu ulogu? - odred ivanje elektrostatskog potencijala i pripadnog električnog polja u vježbi električno polje? - [u elektromagnetima i] nigdje drugdje - istosmjerne struje ω 0 (npr. ω = 22 Hz)

Motivacija I usporedba elektrostatike i istosmjernih struja u vodičima - geometrija problema - elektrostatika δl 0 - istosmjerne struje δl = 0 - model želea za δl 0 L x 2a z ρ +σ ind σ ind ρc δl U I δl 0 L ρion z

Drudeov model za vodljive elektrone Lorentzova sila u sustavu od jedne i od 10 24 čestica - jednadžba gibanja jedne nabijene čestice (q = +e, e,...) m ( d/dt + 1/τ ) v = F = q ( E + (1/c)v H ) - jednadžbe gibanje za 10 24 nabijenih čestica (ω = 0) nqv = nq2 τ m E + nq2 τ m 1 nqc nqv H - gustoća struje, dc vodljivost i Hallova konstanta J = nqv, σ dc = nq 2 τ/m, R H = (1/nqc) - poopćenje Ohmovog zakona J = σ dc E + σ dc R H J H E = ρ dc J R H J H

Drudeov model za vodljive elektrone tenzor vodljivosti σ αβ (ω) - rješenje Drudeovih jednadžbi za ω = 0 J x = σ dc E x + q q τω c σ dc E y σ xx E x + σ xy E y J y = σ dc E y q q τω c σ dc E x σ yy E y + σ yx E x - ciklotronska frekvencija ω c = ( q H z /mc) - renormalizirana dc vodljivost σ dc = σ dc /(1 + (τω c ) 2 ) - rješenje za H z = 0 i ω 0 σ xx (ω) = σdc 1 iωτ

Jouleov zakon zašto u vodičima iščezava elektrostatsko polje? - Maxwellova jednadžba IV za ρ ext = J ext = 0, H 0 te D 0 = (1 + 4πˆχ b )E 4π c Jc (x) = 1 D 0 (x,t) c t - skalarni produkt sa E(x) i integracija preko volumena vodiča d 3 x J c E = 1 d 3 x E D 0 4π t - Jouleov zakon (susceptibilnost χ b neovisna o vremenu) d 3 x J c E = { } 1 d 3 x E D 0 = W t 8π t

Makroskopske jednadžbe za istosmjerne struje kako riješiti makroskopske jednadžbe za istosmjerne struje? - (homogene) jednadžbe i rubni uvjeti J c,(i) (x) = 0, (J c,(2) J c,(1) ) n 21 = 0 E (i) (x) = 0, n 21 (E (2) E (1) ) = 0 - rješavanje jednadžbi pomoću skalarnog potencijala E (i) (x) = 0 E (i) (x) = Φ (i) (x) - rješavanje jednadžbi pomoću vektorskog potencijala J c,(i) (x) = 0 J c,(i) (x) = (c/4π) H (i) (x) x V J V2 σ(2) z (1) V1 σ U I

Motivacija II na koji način ovise otpornost i Hallov koeficijent o temperaturu? - na primjer, u poddopiranim supravodičima La 2 x Sr x CuO 4? [Ando et al., 2004] i [Ono et al., 2007] - kako objasniti rezultate pomoću dva parametra, n i τ, u Drudeovom modelu?

Gibbsov potencijal za ω 0 postoji li mogućnost da se elementarna pobud enja u sustavu vezanih elektrona i u sustavu vodljivih elektrona formalno tretiraju na isti način? - jednadžba kontinuiteta za J c (k,ω) ωρ c (k,ω) = k J c (k,ω), ik P c (k,ω) = ρ c (k,ω) - imaginarne polarizacije (i imaginarne struje) P c (k,ω) = (i/ω)j c (k,ω) - zapis termodinamičkih potnecijala u {k} reprezentaciji (Z1.2 VJ ) d 3 x P c (x) E(x) = k Pc (k ) E( k ) - Gibbsov potencijal u vodičima s jednom vrpcom? F(P c,e) = { P c (k ) 2 2χ c (k ) Pc (k ) E( k ) 1 E(k ) } 2 8π k

Gibbsov potencijal za ω 0 - provjera I ( F/ P c ( k) = 0) J c (k,ω) = iωχ c (k,ω)e(k,ω) = σ c (k,ω)e(k,ω) - provjera II ( 4π F/ E c ( k) = D c (k)) - rezultat? D c (k,ω) = ( 1 + (4πi/ω)σ c (k,ω) ) E(k,ω) F(J c,e) = 1 D c (k ) E( k ) 8π k = k { i 2ω Jc (k ) E( k ) 1 8π E(k ) } 2

Aproksimacija slučajnih faza veza prethodnog izraza s mikroskopskom fizikom čvrstog stanja - prijelaz u {ρ, Φ} reprezentaciju P c α(k,ω) = (i/k α )ρ c (k,ω), E α (k,ω) = ik α Φ tot (k,ω) - Gibbsov potencijal [ χ = (k α) 2 χ] F(ρ c,φ tot ) = { ρ c (k ) 2 2 χ(k ) + ρc (k )Φ tot ( k ) k2 α Φ tot (k ) } 2 8π k - provjere [V 11 (k ) = 4π/(k ) 2 ] F/ ρ c = ρ c / χ + Φ tot = 0, F/ Φ tot = ρ c Φ tot /V 11 = ρ ext - RPA rezultat ρ ind (k,ω) = χ(k,ω)φ tot (k,ω) Φ tot (k,ω) = V 11 (k) [ ρ ext (k,ω) + ρ ind (k,ω) ] = Φext (k,ω) ε(k, ω)

Boltzmannove jednadžbe vodljivi elektroni opisani vektorom položaja r i kvaziimpulsom p - semiklasična neravnotežna funkcija raspodjele (f 0 (p) f 0 [ε(p)]) df (r,t,p) dt = f (r,t,p) f 0(p) τ - Boltzmannove jednadžbe (I(f ) - integral kolizije) df dt = f t + r t f r + p t f p I(f ) - ili (u najgrubljoj aproksimaciji) f t + v f (E r + q + 1c ) v H f p = f f 0 τ

Boltzmannove jednadžbe rješavanje jednadžbi za τ neovisan o p - longitudinalno monokromatsko električno polje E(r,t) = E(k,ω)e ik r iωt - pretpostavka rješenja f (r,t,p) = f (p)e ik r iωt, f (p) = f 0 (p) + g(p) - Boltzmannove jednadžbe za veličinu g(p) g[v(p)] i(ω k v(p) + iγ)g(p) = α qe α v α (p) f 0(p) ε(p) + αβ q cm αβ (p) (v(p) H) g(p) α v β (p) - uz v α (p) = ε(p)/ p α, 1/m αβ (p) = 2 ε(p)/ p α p β te Γ = 1/τ

Boltzmannove jednadžbe primjer: Hallov koeficijent u La 2 x Sr x CuO 4 - [Ono et al., 2007] - problem 6.1 [F. Kos, Seminar iz..., 2010]; R H = (1/n H qc) 6 5 4 δ=0.05 0.10 0.15 0.20 1/n H 3 2 1 0 0 100 200 300 400 T (K)

Tenzor vodljivosti rješenje Boltzmannovih jednadžbi za B = 0 - gustoća struje J(k) = 1 V qv(p)f (p) = 1 V pσ qv(p)g(p) pσ - frekventno ovisna unutarvrpčana vodljivost izvan Drudeovog modela σ αα (ω) = q2 τn αα m - istosmjerna vodljivost σ dc αα = q2 τn αα m 1 1 iωτ, n αα = 1 V = q2 τ m 1 V pσ pσ m m αα (p) f 0(p) mv 2 α (p)( ) f 0(p) ε(p)