Связь между проводимостью и электростатическим экранированием - физиков.нет
Винтажный Клуб для гитаристов
1 голос
/

Я пытаюсь обернуть голову вокруг концепции экранирования электрического поля . А именно я пытаюсь согласовать это свойство жидкости с объемным свойством проводимости.

Я могу понять, как жидкость из свободных ионов будет экранировать электростатическое поле заряда. И я понимаю, что можно вычислить длину Дебая нейтральной ионной жидкости, такой как морская вода, на основе ионных концентраций. Для меня полезность этой модели заключается в восходящем подходе; можно найти длину экранирования в зависимости от известных концентраций ионов.

Но есть ли версия этой модели для материалов? Например, если бы у меня был колеблющийся диполь под океаном, есть модели, которые учитывают электромагнитные поля, испускаемые колеблющимся диполем в среде с $\epsilon, \mu, \sigma$. Но в электростатическом случае учебник сказал бы, что поля внутри проводника морской воды стремятся к нулю.

Это сбивает с толку меня, потому что как длина Дебая, так и проводимость ионного раствора зависят от концентрации ионов. Есть ли способ соотнести длину Дебая и проводимость? Связано ли это с соответствующими шкалами времени / длины?

1 Ответ

1 голос
/

Обычно вы можете связать длину Дебая с плотностью заряда / иона непосредственно через модель Друде.

В простейшем случае у вас есть $\lambda_D \sim \sqrt{\frac{1}{n}}$, где $n$ - плотность. Используя плотность, вы можете рассчитать плазменную частоту $\omega_p \sim \sqrt{n}$. Для простой друидной модели проводимость постоянного тока связана с плотностью заряда через $\sigma \sim \omega_p^2\sim$, поэтому $\sigma \sim \frac{1}{\lambda_D^2}$.

Основное предположение здесь состоит в том, что плотность заряда однородна, имеет единственное характерное время релаксации заряда. Конечно, существуют дополнительные температурные вклады, которые могут влиять на длину Дебая, а не на проводимость, поэтому в этих отношениях требуется некоторая осторожность, когда вам нужны явные числа.

Добро пожаловать на сайт физиков.нет, где вы можете задавать вопросы и получать ответы от других членов сообщества.
...