Übung 6.3-1

Schnelle Fragen zu

6.3 Polarisation und Polarisationsmechanismen

Schnelle Fragen zu 6.3.1: Ein paar wichtige Begriffe und Definitionen
Wie ist ein (elektrisches) Dipolmoment definiert? Welche dielektrische Materialien habe permanente Dipolmomente durch ihre Bausteine?
   
Wasser 2
Ein Wassermolekül hat ein permanentes Dipolmoment von 1,84 Debye.(1 Debye = 3,33564 · 10–30 Cm); die Geometrie ist wie im Bild gegeben.
Wenn man das Molekül durch einen Dipol ersetzt, wie groß ist dann x und der Betrag der Ladung am Ende?
     
Was ist die Polarisation P eines Dielektrikums mit Volumen V?
Wie ist das elektrische Feld E und die Polarisation P verknüpft? Wie lautet die Beziehung für elektrisches Feld E und Verschiebungsdichte D? Welche zwei Materialkonstanten resultieren und wie sind sie verknüpft?
     
Schnelle Fragen zu 6.3.2: Verallgemeinerung des Begriffs "Dielektrikum"
Wieso und wie beschreibt das nachfolgende Diagramm ein reales Dielektrikum? Wie würde ein ideales Dielektrikum aussehen?
Zeigerdiagramm reales Dielektrikum
Vervollständige die folgende Gleichung für ein Wechselfeld in einem idealen Kondesator mit der Kreisfrequenz w und ziehe Schlüsse bezüglich der Wirk- und Blindleistung.
j(w)  =  dD
dt
 =  e(w) · dE
dt
  =  ???
Was muß man tun, um die Parallelschaltung von Kondensator und Widerstand mit dem Ergebnis der obigen Gleichung elegant zu "erschlagen"?
Erkläre und definiere die dielektrische Funktion.
Diskutiere die folgende Gleichung insbesondere mit Hinblick auf Wirk- und Blindleistung und mit Bezug zum obigen Ersatzschaltbild.
j(w)  =  w · e'' · E(w)   +  i · w · e' · E(w)
Schnelle Fragen zu 6.3.3: Polarisationsmechanismen
Was bedeutet Grenzflächenpolarisation? Diskutiere (mit Skizze) warum z. B. Korngrenzen in ionischen Kristallen nahezu unvermeidlich Ladungen / Dipolmomente besitzen.
Was versteht man unter Atom- or Elektronenpolarisation. Wie werden in diesem Falle Dipole induziert? Was kann man über die Stärke, d. h. die resultierende DK (oder Suszeptibilität) dieses Polarisationsmechanismus sagen?
Beschreibe die Materialien und Umstände, die zur ionischen Polarisation führen. Warum kommt für die Polarisation P des Materials der E-Modul (hier Y genannt) ins Spiel?
Was versteht man unter Orientierungspolarisation? Warum funktioniert dieser Polarisationsmechanismus nicht in Festkörpern, aber sehr gut in Flüßigkeiten?
Wie groß ist qualitativ der Grad der Ausrichtung von Wassermolküldipolen im elektrischen Feld und was verhindert ggf., dass er sehr hoch wird? Was folgt daraus qualitativ für die Temperaturabhängigkeit der DK von Wasser?
Welcher funktionale Zusammenhang ergibt sich in allen drei Fällen für die Polarisation als Funktion der Feldstärke?
 

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© H. Föll (MaWi für ET&IT - Script)