Файл: Воробей З.Ф. Физика диэлектриков. Диэлектрики в постоянном электрическом поле конспект лекций.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 05.08.2024

Просмотров: 125

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Они располагаются друг относительно

д р у г а

т а к , что

о б р а з у ­

е т с я ближний

порядок .

Тепловое движение

молекулы

в

таком

состояния заключается

в колебании около

некоторого

центра

р а в н о в е с и я .

Есть вероятность

т о г о ,

что

в р е з у л ь т а т е

с о у д а р е ­

ний' с другими молекулами данная молекула приобретет

такую

кинетическую энергию, которая окажется достаточной

для

отры­

ва ее от соседних . Оставаясь в"сфере влияния окружающих

м о ­

лекул, она получит возможность

перемещаться

поступательно,

пройдет путь, соизмеримый с

се

собственными

размерами, и

снова

з а к р е п и ю я т в другом

м е с т е .

Ъ

таком

закрепленном

состоянии

молекула имеет наименьшую потенциальную энергию. Таким о б р а ­

зом, можно представить

с е б е , что места закрепления

являются

потен .иальными

ямами,

находящимися

друг от

д р у г а

па н е к о т о ­

ром р а с с т о я н и и .

Такую

потенциальную

кривую

мы уже

р а с с м а т р и ­

вали, когда

описывали

ионную

релакоа-а-юішую поляризацию.

Число

молекул,

которые

могут

преодолеть потыщиальныв

барьер в единицу времени

в

одном

направлении, равно

 

п

п

ѵе

-U

 

 

=

пТ-

Такой же характер-имеют и тепловые движения ионов в жидкости

только

величина потенциального барьера для

нона будет о т л п - '

чаться

от величины потенциального барьера

для молекулы. Ьеъ'

внешнего электрического ноля перемещения ионов равновероятны

Потенциальные барьеры

в т в е р і

:л теле

фиксированы. 'Icj-гому

при действии внешнего

электрического

поля происходит

поляри ­

зация,

обусловленная

возникновение!,

асимметрии г р а с п р е д е ­

лении

слабо связанных

ионов.

 

-

_

 

Б жидкости потенциалыіые барьера це уіп.оиі-оиг.і.и, pu-nc-

ложение их меняется со временем.

Число

і.онон,

KWC^IU,

j'Vivu-.y.i


- 140 -

в тепловом хаотическом движении, перемещаются под действием

поля в одном

направлении, с т а н о в и т с я больше,чем•число

ионов,

перемещающихся

в противоположном

направлении . Удельная

проводимость

1f=n°9Jf

• • Чтобы ее рассчитать, надо, о п р е д е ­

лить с к о р о с т ь ,

которую ионы приобретают в направлении

п о л я .

Для т о г о ,

чтобы

найти

]f

, надо рассчитать

ту

с к о р о с т ь ,

которую ионы приобретают в направлении п о л я .

 

 

Обозначит.!

2

-

число

избыточных "перескоков"

одного

иона в направлении поля за

I сек'. Каждый перескок происходит

на расстояние

 

6

,

равное

расстоянию между ближайшими п о -

тенциалышіin

ямами

(рас . 4 3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

' Р и с . 43

-

 

 

 

 

 

 

Из

р и с . 43

имеем

Ѵ-іб.

 

 

 

 

 

 

 

 

Обозначим через

л п-

число избыточно перескакиваемых ионов в

I

см0*

з а 1

с е к .

Тогда

число избыточных

перебросов

ï

для

одного

иона

выразится

отношением

2

~

.

Таким

образом,

з а д а ч а сводится

к определению

лп

,

 

 

 

 

 

 

Число

избыточно

перебрасываемых

полем

ионов

выразится

так к а к в

направлении поля потенциальный' барьер

уменьшается,

а против

ноля - у в е л и ч и в а е т с я на величину &U

^ЗІ^Л

г


 

 

- 141 -

Ври . A U

кТ

можно ограничиться первыми членами р а з л о ­

жения

+ à}J

 

Тогда no„-Ktt1+àH-,+ àJi\

Подставим в последнее выражение значение л ^ = - ^ — ' , получим окончательное значение ЛП

 

 

6

 

 

 

пТ

 

 

 

 

 

 

U

 

.

н соответственно

 

L

Е

н

т

 

 

Скорость V

9<î

 

«г

а

удельная

проаодш.юеть

;кпдкого

= •*

 

- 6

,

.диэлектрика

о К Т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

6ИТ

 

 

 

 

Мы получили

формулу,

связывающую -микроскопическую

константу

жидкого диэлектрика - е г о удельную проводимость - с микроско­

пическими

характеристиками

носителей

в

н і м .

 

 

 

 

 

Как

видно из

формулы, удельная

проводимость

иаиш.ііт

от

"длины

свободного

пробега"

носителя,

от

э н е р ш и

ь;прегглепг.н,

частоты

колебаний и температуры.

 

 

 

 

 

 

 

 

Для

практических

целен эту формулу

представляют т а к :

 

 

 

 

А -

- 6 „ Т -

'

в~нт

 

 

 

 

 

Эти величины обычно находят экслер л.тл-ьльао

но і-рщпну

 

зависимости tflf*

ff

f.) .

который

и м е е т . т а і х і і

 

..-.i- Ш І Д ,

K U I :

п

для

полупроводников.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

ЁСЛИ ЭЛОКТрОПроЬОДДЮСТЬ С1ЛГ!ДІ!Ѵ$;:.;ТПЯ '.!&

CötiiJVbv.:.!..

.'. І:

 


- 142 -

и прнмѳсноіі, то формула для удельной ггроводшости примет 1

следушшй

в и д :

 

 

 

К М , е т ге

т >

 

г д е Aiߥ-

относятся к собственным конам жидкости, а

 

АВг~

к примесным ионам.

 

 

Для

собственной ионной проводимости справедлив

закон

Вальдена,

который

заключается

в том, что произведение

в я з к о ­

сти жидкости на удельную проводимость не зависит от темпера­ туры, т . е .

 

Г?

= const.

 

 

 

Получается

это соотношение

следующим образом:

 

 

Г

= 91" J •

 

 

 

Т . к . ион движется з

вязкой

среде

под действием п о с т о ­

янной силы

F - Eg

, то скорость его выражается формулой

 

 

 

б/,г?

 

 

еяг?

 

Поэтому

г =

!ЫІ

Г Р

=

J m I =

const.

 

v

 

6TLZ2

0

<

оЛг

 

Физически этот закон

объясняется

очень п р о с т о . При

увеличении температуры удельная проводимость жидкости

увеличивается, а

в я з к о с т ь

 

ее уменьшается. Произведение этих

величин о с т а е т с я

постоянным.