Relaksacja Debye’a – modelowy rodzaj relaksacji dielektrycznej, odpowiedni dla populacji jednakowych, idealnych, nieoddziałujących dipoli.
W funkcji czasu opisuje się ją zanikiem eksponencjalnym, a w funkcji częstotliwości – zespoloną podatnością lub przenikalnością dielektryczną.
Nazwa pochodzi od nazwiska holenderskiego fizyka Petera Debye’a, który sformułował model relaksacji dielektrycznej, za co między innymi otrzymał w 1936 r. nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.
Opis w funkcji czasu Założeniem modelu relaksacji Debye’a jest, że liczba relaksujących (przechodzących do stanu podstawowego) dipoli jest proporcjonalna do liczby dipoli będących w stanie nierównowagowym, a prawdopodobieństwo relaksacji każdego dipola jest jednakowe:
gdzie: – koncentracja dipoli będących w stanie nierównowagowym, – prawdopodobieństwo przejścia dipola do stanu równowagowego.
Mającą wymiar czasu stałą nazywa się czasem relaksacji. Po rozdzieleniu zmiennych i scałkowaniu równania otrzymuje się zanikającą eksponencjalnie zależność koncentracji dipoli w stanie nierównowagowym od czasu:
i odpowiadający jej wektor polaryzacji ośrodka:
gdzie: – początkowa koncentracja dipoli w stanie nierównowagowym, – moment dipolowy pojedynczego dipola.
Przejście do opisu w funkcji częstotliwości By przejść do zależności wektora polaryzacji od przyłożonego sinusoidalnego pola elektrycznego w funkcji jego częstotliwościWektory polaryzacji w funkcji czasu i częstotliwości oraz są oczywiście zupełnie innymi funkcjami, ale w literaturze przyjęło się je oznaczać tymi samymi literami.:
należy znaleźć wyrażenie na podatność dielektryczną W ogólności wykorzystuje się do tego celu transformatę Fouriera.. W wyniku otrzymuje się zespoloną wielkość podatnościA.Chełkowski, Fizyka dielektryków, s. 93–94.:
gdzie: – podatność dla bardzo wysokich częstości, – graniczna podatność niskoczęstościowa (statyczna).
Po rozdzieleniu na część rzeczywistą i urojoną:
Część urojona podatności opisuje straty dielektryczne.
Podobne wyrażenia opisują przenikalność dielektryczną ośrodka:
gdzie: – przenikalność dla bardzo wysokich częstości, – graniczna przenikalność niskoczęstościowa (statyczna).
Uwagi
Przypisy
Bibliografia
Kategoria:Elektryczność Kategoria:Dielektryki