संवैधानिक समीकरण

For भौतिक मात्रा की और भी बहुत सी परिभाषाएँ, see समीकरण की परिभाषा (भौतिकी) and समीकरण को परिभाषित करना (भौतिक रसायन).

भौतिकी और अभियांत्रिकी में, एक संवैधानिक समीकरण या संघटक संबंध दो भौतिक मात्राओं (विशेष रूप से गतिज मात्रा से संबंधित गतिज मात्रा) के बीच एक संबंध है। यह एक सामग्री या पदार्थ के लिए विशिष्ट है, और उस सामग्री की प्रतिक्रिया को बाहरी उत्तेजनाओं के लिए, आमतौर पर लागू क्षेत्रों या बलों के रूप में अनुमानित करता है। भौतिक समस्याओं को हल करने के लिए उन्हें भौतिक नियमों को शासित करने वाले अन्य समीकरणों के साथ जोड़ा जाता है; उदाहरण के लिए द्रव यांत्रिकी में एक पाइप में एक तरल पदार्थ का प्रवाह, ठोस अवस्था भौतिकी में एक विद्युत क्षेत्र के लिए एक क्रिस्टल की प्रतिक्रिया, या संरचनात्मक विश्लेषण में, लागू तनावों या तनावों या विकृतियों के बीच संबंध है।

कुछ संघटक समीकरण सामान्य रूप से परिघटना संबंधी होते हैं; दूसरों को पहले सिद्धांतों से लिया गया है। एक सामान्य अनुमानित संवैधानिक समीकरण को अक्सर सामग्री की संपत्ति, जैसे विद्युत चालकता या वसंत स्थिरांक के रूप में लिए गए एक पैरामीटर का उपयोग करके एक साधारण आनुपातिकता के रूप में व्यक्त किया जाता है। हालांकि, अक्सर सामग्री की दिशात्मक निर्भरता को ध्यान में रखना आवश्यक होता है, और स्केलर पैरामीटर को एक टेंसर के लिए सामान्यीकृत किया जाता है। सामग्रियों की प्रतिक्रिया की दर और उनके गैर-रेखीय व्यवहार को ध्यान में रखते हुए संवैधानिक संबंधों को भी संशोधित किया जाता है। आलेख रैखिक प्रतिक्रिया फंक्शन देखें।

पदार्थ के यांत्रिक गुण

पहला संवैधानिक समीकरण (संविधान कानून) रॉबर्ट हुक द्वारा विकसित किया गया था और इसे हुक के नियम के रूप में जाना जाता है। यह रैखिक लोचदार सामग्रियों के मामले से संबंधित है। इस खोज के बाद, इस प्रकार के समीकरण, जिसे इस उदाहरण में अक्सर "तनाव-तनाव संबंध" कहा जाता है, लेकिन इसे "संवैधानिक धारणा" या "राज्य का समीकरण" भी कहा जाता है। वाल्टर नोल ने संवैधानिक समीकरणों के उपयोग को उन्नत किया, उनके वर्गीकरण और "सामग्री", "आइसोट्रोपिक", "एओलोट्रोपिक", आदि जैसे शब्दों की अपरिवर्तनीय आवश्यकताओं, बाधाओं और परिभाषाओं को स्पष्ट किया। तनाव दर = f (वेग प्रवणता, तनाव, घनत्व) के "संवैधानिक संबंधों" का वर्ग 1954 में क्लिफोर्ड ट्रूसेडेल के तहत वाल्टर नोल के शोध प्रबंध का विषय था।

आधुनिक संघनित पदार्थ भौतिकी में, संघटक समीकरण एक प्रमुख भूमिका निभाता है। रेखीय संवैधानिक समीकरण और गैर रेखीय सहसंबंध कार्य देखें।

परिभाषाएँ

मात्रा (सामान्य नाम)	(सामान्य) प्रतीक / एस	परिभाषित समीकरण	एसआई यूनिट	आयाम
सामान्य तनाव, दबाव	P, σ	$\sigma =F/A$ F क्षेत्र A पर लगाए गए बल का लंबवत घटक है	Pa = N⋅m−2	[M][L]−1[T]−2
General strain	ε	$\varepsilon =\Delta D/D$ D, dimension (length, area, volume) ΔD, change in dimension of material	1	Dimensionless
General elastic modulus	Emod	$E_{\text{mod}}=\sigma /\varepsilon$	Pa = N⋅m−2	[M][L]−1[T]−2
Young's modulus	E, Y	$Y=\sigma /(\Delta L/L)$	Pa = N⋅m−2	[M][L]−1[T] −2
Shear modulus	G	$G=(F/A)/(\Delta x/L)$	Pa = N⋅m−2	[M][L]−1[T]−2
Bulk modulus	K, B	$B=P/(\Delta V/V)$	Pa = N⋅m−2	[M][L]−1[T]−2
Compressibility	C	$C=1/B$	Pa−1 = m2⋅N−1	[M]−1[L][T]2

ठोस पदार्थों का विरूपण

घर्षण

घर्षण एक जटिल घटना है।मैक्रोस्कोपिक रूप से, दो सामग्रियों के इंटरफ़ेस के बीच घर्षण बल एफ को प्रतिक्रिया (भौतिकी) आर के आनुपातिक के रूप में मॉडल किया जा सकता है, जो घर्षण के एक आयाम रहित गुणांक के माध्यम से दो इंटरफेस के बीच संपर्क के एक बिंदु पर μ μ μ μ_f, जो सामग्री की जोड़ी पर निर्भर करता है:

$F=\mu _{\text{f}}R.$

यह स्थैतिक घर्षण (घर्षण को अपने दम पर फिसलने से दो स्थिर वस्तुओं को रोकने के लिए), काइनेटिक घर्षण (दो वस्तुओं के बीच घर्षण/एक दूसरे को खुरचने/फिसलने के बीच घर्षण) पर लागू किया जा सकता है, या रोलिंग (घर्षण बल जो फिसलने से रोकता है, लेकिन एक टोक़ का कारण बनता है।एक गोल वस्तु)।

तनाव और तनाव

रैखिक सामग्री के लिए तनाव-तनाव संवैधानिक संबंध आमतौर पर हुक के कानून के रूप में जाना जाता है।अपने सरलतम रूप में, कानून एक स्केलर समीकरण में वसंत स्थिरांक (या लोच स्थिरांक) k को परिभाषित करता है, तन्यता/संपीड़ित बल को विस्तारित (या अनुबंधित) विस्थापन (वेक्टर) x: X:

$F_{i}=-kx_{i}$

अर्थ सामग्री रैखिक रूप से प्रतिक्रिया करती है।समान रूप से, तनाव (यांत्रिकी) σ, यंग के मापांक ई, और विरूपण (यांत्रिकी) ε (आयाम रहित) के संदर्भ में:

$\sigma =E\,\varepsilon$

सामान्य तौर पर, जो बल ठोस पदार्थों को विकृत करते हैं, वे सामग्री (सामान्य बलों), या स्पर्शरेखा (कतरनी बलों) की सतह के लिए सामान्य हो सकते हैं, यह तनाव (यांत्रिकी) का उपयोग करके गणितीय रूप से वर्णित किया जा सकता है:

$\sigma _{ij}=C_{ijkl}\,\varepsilon _{kl}\,\rightleftharpoons \,\varepsilon _{ij}=S_{ijkl}\,\sigma _{kl}$

जहां C Hooke का कानून है और S Hooke का कानून है।

ठोस-राज्य विकृति

लोचदार सामग्री में विकृति के कई वर्ग निम्नलिखित हैं:

प्लास्टिक विरूपण

लागू बल सामग्री में गैर-पुनर्प्राप्त करने योग्य विकृति को प्रेरित करता है जब तनाव (या लोचदार तनाव) एक महत्वपूर्ण परिमाण तक पहुंचता है, जिसे उपज बिंदु कहा जाता है।

लोच (भौतिकी)

सामग्री विरूपण के बाद अपने प्रारंभिक आकार को प्राप्त करती है।

Viscoelastic: यदि समय-निर्भर प्रतिरोधक योगदान बड़े हैं, और इसे उपेक्षित नहीं किया जा सकता है। रबर्स और प्लास्टिक में यह संपत्ति है, और निश्चित रूप से हुक के कानून को पूरा नहीं करते हैं। वास्तव में, लोचदार हिस्टैरिसीस होता है।

एनेलास्टिक क्षीणन कारक: यदि सामग्री लोचदार के करीब है, लेकिन लागू बल अतिरिक्त समय-निर्भर प्रतिरोधक बलों को प्रेरित करता है (यानी विस्तार/संपीड़न के अलावा विस्तार/संपीड़न के परिवर्तन की दर पर निर्भर करता है)। धातुओं और सिरेमिक में यह विशेषता होती है, लेकिन यह आमतौर पर नगण्य होता है, हालांकि घर्षण के कारण हीटिंग होने पर ऐसा नहीं होता है (जैसे कि मशीनों में कंपन या कतरनी तनाव)।

हाइपरलास्टिक सामग्री: लागू बल एक तनाव ऊर्जा घनत्व फ़ंक्शन के बाद सामग्री में विस्थापन को प्रेरित करता है।

टकराव

पृथक्करण v की सापेक्ष गति_separation किसी अन्य ऑब्जेक्ट बी के साथ टकराव के बाद एक ऑब्जेक्ट ए दृष्टिकोण वी की सापेक्ष गति से संबंधित है_approach पुनर्स्थापना के गुणांक द्वारा, पुनर्स्थापना के गुणांक द्वारा परिभाषित। न्यूटन का प्रयोगात्मक प्रभाव कानून:

$e={\frac {|\mathbf {v} |_{\text{separation}}}{|\mathbf {v} |_{\text{approach}}}}$

जो उन सामग्रियों पर निर्भर करता है, जो ए और बी से बने होते हैं, क्योंकि टक्कर में ए और बी की सतहों पर बातचीत शामिल होती है 0 ≤ e ≤ 1, जिसमें e = 1 पूरी तरह से लोचदार टकराव के लिए, और e = 0 पूरी तरह से अयोग्य टकराव के लिए।यह संभव है e ≥ 1 होने के लिए - सुपरलेस्टिक (या विस्फोटक) टकराव के लिए।

तरल पदार्थों की विरूपण

ड्रैग समीकरण क्रॉस सेक्शन (ज्यामिति) की एक वस्तु पर ड्रैग (भौतिकी) d देता है। क्रॉस-सेक्शन क्षेत्र एक वेलोसिटी V (द्रव के सापेक्ष) पर घनत्व ρ के एक तरल के माध्यम से चल रहा है

$D={\frac {1}{2}}c_{d}\rho Av^{2}$

जहां ड्रैग गुणांक (आयामहीन) सी_dवस्तु की ज्यामिति और द्रव और वस्तु के बीच इंटरफ़ेस पर ड्रैग बलों पर निर्भर करता है।

चिपचिपाहट μ के एक न्यूटोनियन द्रव के लिए, कतरनी तनाव τ रैखिक रूप से तनाव दर (अनुप्रस्थ प्रवाह वेग ढाल) से संबंधित है⁻¹ )।एक समान कतरनी प्रवाह में:

$\tau =\mu {\frac {\partial u}{\partial y}},$

U (y) के साथ क्रॉस-फ्लो (अनुप्रस्थ) दिशा y में प्रवाह वेग u की भिन्नता।सामान्य तौर पर, एक न्यूटोनियन द्रव के लिए, तत्वों के बीच संबंध τ_ij कतरनी तनाव टेंसर और द्रव की विरूपण द्वारा दिया जाता है

$\tau _{ij}=2\mu \left(e_{ij}-{\frac {1}{3}}\Delta \delta _{ij}\right)$   साथ   $e_{ij}={\frac {1}{2}}\left({\frac {\partial v_{i}}{\partial x_{j}}}+{\frac {\partial v_{j}}{\partial x_{i}}}\right)$   तथा   $\Delta =\sum _{k}e_{kk}={\text{div}}\;\mathbf {v} ,$

जहां वी_i इसी x में प्रवाह वेग वेक्टर के घटक हैं_i निर्देशांक निर्देश, ई_ij स्ट्रेन रेट टेंसर के घटक हैं, of वॉल्यूमेट्रिक स्ट्रेन रेट (या डिलेटेशन रेट) और Δ_ij क्रोनकर डेल्टा है। आदर्श गैस कानून इस अर्थ में एक संवैधानिक संबंध है कि दबाव पी और वॉल्यूम वी तापमान टी से संबंधित हैं, गैस के मोल्स एन की संख्या के माध्यम से:

$pV=nRT$

जहां r गैस स्थिरांक (j⋅k) है⁻¹ ⋅mol⁻¹ )।

इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म

इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म और संबंधित क्षेत्रों में संवैधानिक समीकरण

See also: Permittivity, Permeability (electromagnetism), and Electrical conductivity

दोनों शास्त्रीय भौतिकी और क्वांटम भौतिकी में, एक प्रणाली की सटीक गतिशीलता एक साथ समीकरणों के अंतर समीकरणों का एक सेट बनाती है, जो सांख्यिकीय यांत्रिकी के स्तर पर भी, यहां तक ​​कि बिल्कुल हमेशा जटिल होने के लिए बहुत जटिल होती है। इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म के संदर्भ में, यह टिप्पणी न केवल मुक्त शुल्क और धाराओं की गतिशीलता (जो मैक्सवेल के समीकरणों में सीधे प्रवेश करती है) पर लागू होती है, बल्कि बाध्य शुल्क और धाराओं की गतिशीलता (जो कि मैक्सवेल के समीकरणों में संवैधानिक संबंधों के माध्यम से प्रवेश करती है) भी लागू होती है। नतीजतन, विभिन्न सन्निकटन योजनाओं का उपयोग आमतौर पर किया जाता है।

उदाहरण के लिए, वास्तविक सामग्रियों में, आरोपों के समय और स्थानिक प्रतिक्रिया को निर्धारित करने के लिए जटिल परिवहन समीकरणों को हल किया जाना चाहिए, उदाहरण के लिए, बोल्ट्जमैन समीकरण या फोकर -प्लैंक समीकरण या नवियर -स्टोक्स समीकरण। उदाहरण के लिए, मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक्स, द्रव की गतिशीलता, इलेक्ट्रोहाइड्रोडायनामिक्स, सुपरकंडक्टिविटी, प्लाज्मा मॉडलिंग देखें। इन मामलों से निपटने के लिए एक संपूर्ण भौतिक तंत्र विकसित हुआ है। उदाहरण के लिए देखें, रैखिक प्रतिक्रिया फ़ंक्शन, ग्रीन-क्यूबो संबंध और ग्रीन का कार्य (कई-शरीर सिद्धांत)।

ये जटिल सिद्धांत विभिन्न सामग्रियों की विद्युत प्रतिक्रिया का वर्णन करने वाले संवैधानिक संबंधों के लिए विस्तृत सूत्र प्रदान करते हैं, जैसे कि पारगम्यता, पारगम्यता (इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म), विद्युत चालकता और इसके आगे।

इलेक्ट्रिक विस्थापन क्षेत्र डी और ई, और चुंबकीय क्षेत्र#एच-फील्ड और चुंबकीय सामग्री के बीच संबंधों को निर्दिष्ट करना आवश्यक है। इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म में गणना करने से पहले चुंबकीय एच-फील्ड एच और बी, मैक्सवेल के मैक्रोस्कोपिक समीकरणों को लागू करने से पहले)। ये समीकरण लागू क्षेत्रों के लिए बाध्य चार्ज और वर्तमान की प्रतिक्रिया को निर्दिष्ट करते हैं और उन्हें संवैधानिक संबंध कहा जाता है।

सहायक क्षेत्रों के बीच संवैधानिक संबंध का निर्धारण डी और एच और ई और बी फ़ील्ड स्वयं सहायक क्षेत्रों की परिभाषा के साथ शुरू होते हैं:

${\begin{aligned}\mathbf {D} (\mathbf {r} ,t)&=\varepsilon _{0}\mathbf {E} (\mathbf {r} ,t)+\mathbf {P} (\mathbf {r} ,t)\\\mathbf {H} (\mathbf {r} ,t)&={\frac {1}{\mu _{0}}}\mathbf {B} (\mathbf {r} ,t)-\mathbf {M} (\mathbf {r} ,t),\end{aligned}}$

जहां P ध्रुवीकरण घनत्व क्षेत्र है और M मैग्नेटाइजेशन फ़ील्ड है जो क्रमशः सूक्ष्म बाध्य शुल्क और बाध्य करंट के संदर्भ में परिभाषित किया गया है।एम और पी की गणना करने के तरीके को प्राप्त करने से पहले निम्नलिखित विशेष मामलों की जांच करना उपयोगी है।

चुंबकीय या ढांकता हुआ सामग्री के बिना

चुंबकीय या ढांकता हुआ सामग्री की अनुपस्थिति में, संवैधानिक संबंध सरल हैं:

$\mathbf {D} =\varepsilon _{0}\mathbf {E} ,\quad \mathbf {H} =\mathbf {B} /\mu _{0}$

जहां ε₀ और μ₀ दो सार्वभौमिक स्थिरांक हैं, जिन्हें क्रमशः खाली स्थान के वैक्यूम और चुंबकीय स्थिरांक का विद्युत स्थिरांक कहा जाता है।

आइसोट्रोपिक रैखिक सामग्री

एक में (आइसोट्रोपिक)) रैखिक सामग्री, जहां पी ई के लिए आनुपातिक है, और एम बी के लिए आनुपातिक है, संवैधानिक संबंध भी सीधे हैं।ध्रुवीकरण पी और मैग्नेटाइजेशन एम के संदर्भ में वे हैं:

$\mathbf {P} =\varepsilon _{0}\chi _{e}\mathbf {E} ,\quad \mathbf {M} =\chi _{m}\mathbf {H} ,$

जहां χ_e और χ_m किसी दिए गए सामग्री की विद्युत संवेदनशीलता और चुंबकीय संवेदनशीलता की संवेदनशीलता क्रमशः है।डी और एच के संदर्भ में संवैधानिक संबंध हैं:

$\mathbf {D} =\varepsilon \mathbf {E} ,\quad \mathbf {H} =\mathbf {B} /\mu ,$

जहां ε और μ स्थिरांक हैं (जो सामग्री पर निर्भर करते हैं), क्रमशः पारगम्यता और पारगम्यता (विद्युत चुम्बकीयता), जिसे सामग्री का कहा जाता है।ये द्वारा संवेदनशीलता से संबंधित हैं:

$\varepsilon /\varepsilon _{0}=\varepsilon _{r}=\chi _{e}+1,\quad \mu /\mu _{0}=\mu _{r}=\chi _{m}+1$

सामान्य मामला

वास्तविक दुनिया की सामग्रियों के लिए, संवैधानिक संबंध रैखिक नहीं हैं, लगभग छोड़कर।पहले सिद्धांतों से संवैधानिक संबंधों की गणना में यह निर्धारित करना शामिल है कि किसी दिए गए ई और बी से पी और एम कैसे बनाए जाते हैं।

$${\begin{aligned}\mathbf {P} (\mathbf {r} ,t)&=\varepsilon _{0}\int {\rm {d}}^{3}\mathbf {r} '{\rm {d}}t'\;{\hat {\chi }}_{e}\left(\mathbf {r} ,\mathbf {r} ',t,t';\mathbf {E} \right)\,\mathbf {E} \left(\mathbf {r} ',t'\right)\\\mathbf {M} (\mathbf {r} ,t)&={\frac {1}{\mu _{0}}}\int {\rm {d}}^{3}\mathbf {r} '{\rm {d}}t'\;{\hat {\chi }}_{m}\left(\mathbf {r} ,\mathbf {r} ',t,t';\mathbf {B} \right)\,\mathbf {B} \left(\mathbf {r} ',t'\right),\end{aligned}}$$

in which the permittivity and permeability functions are replaced by integrals over the more general electric and magnetic susceptibilities. In homogeneous materials, dependence on other locations is known as spatial dispersion. }} इन उदाहरणों की भिन्नता के रूप में, सामान्य सामग्रियों में द्वि-आइसोट्रोपिक सामग्री होती है, जहां डी और बी ई और एच दोनों पर निर्भर करते हैं, अतिरिक्त युग्मन स्थिरांक 'और' :

$\mathbf {D} =\varepsilon \mathbf {E} +\xi \mathbf {H} \,,\quad \mathbf {B} =\mu \mathbf {H} +\zeta \mathbf {E} .$

व्यवहार में, कुछ सामग्री गुणों का विशेष परिस्थितियों में एक नगण्य प्रभाव पड़ता है, जो छोटे प्रभावों की उपेक्षा की अनुमति देता है।उदाहरण के लिए: कम क्षेत्र की ताकत के लिए ऑप्टिकल nonlinearities की उपेक्षा की जा सकती है;सामग्री फैलाव महत्वहीन है जब आवृत्ति एक संकीर्ण बैंडविड्थ (सिग्नल प्रोसेसिंग) तक सीमित होती है;सामग्री अवशोषण को तरंग दैर्ध्य के लिए उपेक्षित किया जा सकता है जिसके लिए एक सामग्री पारदर्शी है;और परिमित चालकता वाले धातुओं को अक्सर माइक्रोवेव या लंबे समय तक तरंग दैर्ध्य पर अनुमानित किया जाता है, जो अनंत चालकता के साथ पूर्ण कंडक्टर के रूप में (क्षेत्र में प्रवेश की शून्य त्वचा की गहराई के साथ कठिन बाधाओं का निर्माण) होता है।

कुछ मानव निर्मित सामग्री जैसे कि मेटामेटेरियल्स और फोटोनिक क्रिस्टल को अनुकूलित पारगम्यता और पारगम्यता के लिए डिज़ाइन किया गया है।

संवैधानिक संबंधों की गणना

See also: Computational electromagnetics

एक सामग्री के संवैधानिक समीकरणों की सैद्धांतिक गणना सैद्धांतिक संघनित-भौतिकी और सामग्री विज्ञान में एक सामान्य, महत्वपूर्ण और कभी-कभी कठिन कार्य है। सामान्य तौर पर, संवैधानिक समीकरण सैद्धांतिक रूप से यह गणना करके निर्धारित किए जाते हैं कि एक अणु लोरेंट्ज़ बल के माध्यम से स्थानीय क्षेत्रों में कैसे प्रतिक्रिया करता है। अन्य बलों को क्रिस्टल या बॉन्ड बलों में जाली कंपन जैसे मॉडलिंग करने की आवश्यकता हो सकती है। सभी बलों सहित अणु में परिवर्तन की ओर जाता है जो स्थानीय क्षेत्रों के एक समारोह के रूप में पी और एम की गणना करने के लिए उपयोग किया जाता है।

स्थानीय क्षेत्र पास की सामग्री के ध्रुवीकरण और चुंबकत्व द्वारा उत्पादित क्षेत्रों के कारण लागू क्षेत्रों से भिन्न होते हैं; एक प्रभाव जिसे मॉडलिंग करने की भी आवश्यकता है। इसके अलावा, वास्तविक सामग्री निरंतर यांत्रिकी नहीं हैं; वास्तविक सामग्रियों के स्थानीय क्षेत्र परमाणु पैमाने पर बेतहाशा भिन्न होते हैं। एक निरंतरता सन्निकटन बनाने के लिए फ़ील्ड को एक उपयुक्त मात्रा में औसत करने की आवश्यकता है।

इन सातत्य अनुमानों को अक्सर कुछ प्रकार के क्वांटम यांत्रिकी विश्लेषण की आवश्यकता होती है जैसे कि क्वांटम फील्ड थ्योरी जैसा कि संघनित पदार्थ भौतिकी पर लागू होता है। देखें, उदाहरण के लिए, घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत, ग्रीन-क्यूबो संबंध और ग्रीन का कार्य (कई-शरीर सिद्धांत) | ग्रीन का कार्य।

समरूपता विधियों का एक अलग सेट (समूह (भूविज्ञान) और टुकड़े टुकड़े) जैसी सामग्रियों के इलाज में एक परंपरा से विकसित होना एक सजातीय 'प्रभावी मध्यम सन्निकटन' 'प्रभावी माध्यम' द्वारा एक अमानवीय सामग्री के सन्निकटन पर आधारित है। (तरंग दैर्ध्य के साथ उत्तेजना के लिए मान्य है, जो कि अमानवीयता के पैमाने से बहुत बड़ा है)। कई वास्तविक सामग्रियों के निरंतरता-अनुमोदन गुणों का सैद्धांतिक मॉडलिंग अक्सर प्रयोगात्मक माप पर भी निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, कम आवृत्तियों पर एक इन्सुलेटर को एक समानांतर-प्लेट संधारित्र में बनाकर मापा जा सकता है, और ε ऑप्टिकल-लाइट आवृत्तियों पर अक्सर एलिप्सोमेट्री द्वारा मापा जाता है।

थर्मोइलेक्ट्रिक और पदार्थ के विद्युत चुम्बकीय गुण

इन संवैधानिक समीकरणों का उपयोग अक्सर क्रिस्टलोग्राफी, ठोस-राज्य भौतिकी के एक क्षेत्र में किया जाता है।

Electromagnetic properties of solids

Property/effect	Stimuli/response parameters of system	Constitutive tensor of system	Equation
Hall effect	E, electric field strength (N⋅C−1) J, electric current density (A⋅m−2) H, magnetic field intensity (A⋅m−1)	ρ, electrical resistivity (Ω⋅m)	$E_{k}=\rho _{kij}J_{i}H_{j}$
Direct Piezoelectric Effect	σ, Stress (Pa) P, (dielectric) polarization (C⋅m−2)	d, direct piezoelectric coefficient (C⋅N−1)	$P_{i}=d_{ijk}\sigma _{jk}$
Converse Piezoelectric Effect	ε, Strain (dimensionless) E, electric field strength (N⋅C−1)	d, direct piezoelectric coefficient (C⋅N−1)	$\varepsilon _{ij}=d_{ijk}E_{k}$
Piezomagnetic effect	σ, Stress (Pa) M, magnetization (A⋅m−1)	q, piezomagnetic coefficient (A⋅N−1⋅m)	$M_{i}=q_{ijk}\sigma _{jk}$

Thermoelectric properties of solids

Property/effect	Stimuli/response parameters of system	Constitutive tensor of system	Equation
Pyroelectricity	P, (dielectric) polarization (C⋅m−2) T, temperature (K)	p, pyroelectric coefficient (C⋅m−2⋅K−1)	$\Delta P_{j}=p_{j}\Delta T$
Electrocaloric effect	S, entropy (J⋅K−1) E, electric field strength (N⋅C−1)	p, pyroelectric coefficient (C⋅m−2⋅K−1)	$\Delta S=p_{i}\Delta E_{i}$
Seebeck effect	E, electric field strength (N⋅C−1 = V⋅m−1) T, temperature (K) x, displacement (m)	β, thermopower (V⋅K−1)	$E_{i}=-\beta _{ij}{\frac {\partial T}{\partial x_{j}}}$
Peltier effect	E, electric field strength (N⋅C−1) J, electric current density (A⋅m−2) q, heat flux (W⋅m−2)	Π, Peltier coefficient (W⋅A−1)	$q_{j}=\Pi _{ji}J_{i}$

फोटोनिक्स

अपवर्तक सूचकांक

एक मध्यम n (आयाम रहित) का अपवर्तक सूचकांक ज्यामितीय प्रकाशिकी और भौतिक प्रकाशिकी की एक महत्वपूर्ण संपत्ति है, जिसे वैक्यूम सी में ल्यूमिनल गति के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है₀ मध्यम c में उस के लिए:

$n={\frac {c_{0}}{c}}={\sqrt {\frac {\varepsilon \mu }{\varepsilon _{0}\mu _{0}}}}={\sqrt {\varepsilon _{r}\mu _{r}}}$

जहां ε परमिटिविटी और ε है_r माध्यम की सापेक्ष पारगम्यता, इसी तरह μ पारगम्यता और μ है_r माध्यम के सापेक्ष पारगम्यता हैं।वैक्यूम पारगम्यता ε है₀ और वैक्यूम पारगम्यता μ है₀।केवल मिडालल, अल (हमेशा।_r) जटिल संख्याएं हैं।

सापेक्ष अपवर्तक सूचकांक को दो अपवर्तक सूचकांकों के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है।निरपेक्ष सामग्री के लिए है, रिश्तेदार इंटरफेस की हर संभव जोड़ी पर लागू होता है;

$n_{AB}={\frac {n_{A}}{n_{B}}}$

पदार्थ में प्रकाश की गति

परिभाषा के परिणामस्वरूप, पदार्थ में प्रकाश की गति है

$c={\frac {1}{\sqrt {\varepsilon \mu }}}$

वैक्यूम के विशेष मामले के लिए; ε = ε₀ तथा μ = μ₀,

$c_{0}={\frac {1}{\sqrt {\varepsilon _{0}\mu _{0}}}}$

Piezooptic प्रभाव

Piezooptic प्रभाव ठोस पदार्थों में तनावों को ढांकता हुआ अभेद्यता ए से संबंधित करता है, जो कि एक चौथे-रैंक टेंसर द्वारा युग्मित होते हैं, जिसे Piezooptic गुणांक π कहा जाता है (यूनिट्स k (यूनिट्स k⁻¹ ):

$a_{ij}=\Pi _{ijpq}\sigma _{pq}$

परिवहन घटना

परिभाषाएँ

Definitions (thermal properties of matter)

Quantity (common name/s)	(Common) symbol/s	Defining equation	SI units	Dimension
General heat capacity	C, heat capacity of substance	$q=CT$	J⋅K−1	[M][L]2[T]−2[Θ]−1
Linear thermal expansion	L, length of material (m) α, coefficient linear thermal expansion (dimensionless) ε, strain tensor (dimensionless)	${\frac {\partial L}{\partial T}}=\alpha L$ $\varepsilon _{ij}=\alpha _{ij}\Delta T$	K−1	[Θ]−1
Volumetric thermal expansion	β, γ V, volume of object (m3) p, constant pressure of surroundings	$\left({\frac {\partial V}{\partial T}}\right)_{p}=\gamma V$	K−1	[Θ]−1
Thermal conductivity	κ, K, λ, A, surface cross section of material (m2) P, thermal current/power through material (W) ∇T, temperature gradient in material (K⋅m−1)	$\lambda =-{\frac {P}{\mathbf {A} \cdot \nabla T}}$	W⋅m−1⋅K−1	[M][L][T]−3[Θ]−1
Thermal conductance	U	$U={\frac {\lambda }{\delta x}}$	W⋅m−2⋅K−1	[M][T]−3[Θ]−1
Thermal resistance	R Δx, displacement of heat transfer (m)	$R={\frac {1}{U}}={\frac {\Delta x}{\lambda }}$	m2⋅K⋅W−1	[M]−1[L][T]3[Θ]

Definitions (electrical/magnetic properties of matter)

Quantity (common name/s)	(Common) symbol/s	Defining equation	SI units	Dimension
Electrical resistance	R	$R={\frac {V}{I}}$	Ω, V⋅A−1 = J⋅s⋅C−2	[M][L]2[T]−3[I]−2
Resistivity	ρ	$\rho ={\frac {RA}{l}}$	Ω⋅m	[M]2[L]2[T]−3[I]−2
Resistivity temperature coefficient, linear temperature dependence	α	$\rho -\rho _{0}=\rho _{0}\alpha (T-T_{0})$	K−1	[Θ]−1
Electrical conductance	G	$G={\frac {1}{R}}$	S = Ω−1	[M]−1[L]−2[T]3[I]2
Electrical conductivity	σ	$\sigma ={\frac {1}{\rho }}$	Ω−1⋅m−1	[M]−2[L]−2[T]3[I]2
Magnetic reluctance	R, Rm, ${\mathcal {R}}$	$R_{\text{m}}={\frac {\mathcal {M}}{\Phi _{B}}}$	A⋅Wb−1 = H−1	[M]−1[L]−2[T]2
Magnetic permeance	P, Pm, Λ, ${\mathcal {P}}$	$\Lambda ={\frac {1}{R_{\text{m}}}}$	Wb⋅A−1 = H	[M][L]2[T]−2

निश्चित कानून

ऐसे कई कानून हैं जो लगभग समान तरीके से मामले के परिवहन, या इसके गुणों का वर्णन करते हैं।हर मामले में, शब्दों में वे पढ़ते हैं:

फ्लक्स (घनत्व) एक ढाल के लिए आनुपातिक है, आनुपातिकता की निरंतरता सामग्री की विशेषता है।

सामान्य तौर पर सामग्री के दिशात्मक निर्भरता के लिए खाते में स्थिरांक को 2 रैंक टेंसर द्वारा प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए।

Property/effect	Nomenclature	Equation
Fick's law of diffusion, defines diffusion coefficient D	D, mass diffusion coefficient (m2⋅s−1) J, diffusion flux of substance (mol⋅m−2⋅s−1) ∂C/∂x, (1d)concentration gradient of substance (mol⋅dm−4)	$J_{i}=-D_{ij}{\frac {\partial C}{\partial x_{j}}}$
Darcy's law for fluid flow in porous media, defines permeability κ	κ, permeability of medium (m2) μ, fluid viscosity (Pa⋅s) q, discharge flux of substance (m⋅s−1) ∂P/∂x, (1d) pressure gradient of system (Pa⋅m−1)	$q_{j}=-{\frac {\kappa }{\mu }}{\frac {\partial P}{\partial x_{j}}}$
Ohm's law of electric conduction, defines electric conductivity (and hence resistivity and resistance)	V, potential difference in material (V) I, electric current through material (A) R, resistance of material (Ω) ∂V/∂x, potential gradient (electric field) through material (V⋅m−1) J, electric current density through material (A⋅m−2) σ, electric conductivity of material (Ω−1⋅m−1) ρ, electrical resistivity of material (Ω⋅m)	Simplest form is: $V=IR$ More general forms are: ${\frac {\partial V}{\partial x_{j}}}=\rho _{ji}J_{i}\,\rightleftharpoons \,J_{i}=\sigma _{ij}{\frac {\partial V}{\partial x_{j}}}$
Fourier's law of thermal conduction, defines thermal conductivity λ	λ, thermal conductivity of material (W⋅m−1⋅K−1 ) q, heat flux through material (W⋅m−2) ∂T/∂x, temperature gradient in material (K⋅m−1)	$q_{i}=-\lambda _{ij}{\frac {\partial T}{\partial x_{j}}}$
Stefan–Boltzmann law of black-body radiation, defines emmisivity ε	I, radiant intensity (W⋅m−2) σ, Stefan–Boltzmann constant (W⋅m−2⋅K−4) Tsys, temperature of radiating system (K) Text, temperature of external surroundings (K) ε, emissivity (dimensionless)	For a single radiator: $I=\varepsilon \sigma T^{4}$ For a temperature difference: $I=\varepsilon \sigma \left(T_{\text{ext}}^{4}-T_{\text{sys}}^{4}\right)$ 0 ≤ ε ≤ 1; 0 for perfect reflector, 1 for perfect absorber (true black body)

यह भी देखें

• भौतिक निष्पक्षता का सिद्धांत
• रियोलॉजी

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