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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 第一性原理 » Vasp&MedeA » 总能增1eV,需要外加多大的电场？
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cyxlcd

金虫 (小有名气)

[求助] 总能增1eV,需要外加多大的电场？

实验中加入电场，晶格发生变化，能量会上升。
那么假设一个大晶胞，体积为500A^3。计算总能增加1eV, 需要多大的外电场。
我自己的思路是按“电场能量密度”列方程：1eV / 晶胞体积  =（1/2）*ε0*E^2
最后得到8.5*10^9 V/M  这个超级大的电场！
而实验中的结果比这个值应该要小3-4个数量级。
我的 思路有问题吗？
怎样从能量的增量推算外场的大小？
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1楼2012-01-06 21:35:28
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stractor

金虫 (著名写手)
★ ★
sunyang1988(金币+2, 专家考核): 谢谢指点 2012-01-06 23:46:09
你给出的是宏观的能量表达式。
电场强度为电势梯度的负值。在周期性晶格中，比如 z 方向，电场强度为  Ez=-dV/dz. V为静电势，z为空间坐标，d是微分算符。
感觉只要知道这个晶胞的介电常数和各个原子的有效电荷，就能把电场导致的能量计算出来（库伦定律）。这只是我的一个想法而已，不一定科学。
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2楼2012-01-06 23:19:20
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cyxlcd

金虫 (小有名气)
引用回帖:
2楼: Originally posted by stractor at 2012-01-06 23:19:20:
你给出的是宏观的能量表达式。
电场强度为电势梯度的负值。在周期性晶格中，比如 z 方向，电场强度为  Ez=-dV/dz. V为静电势，z为空间坐标，d是微分算符。
感觉只要知道这个晶胞的介电常数和各个原子的有效电荷 ...

多谢回复，那么我的这个表示式哪里出了问题呢？为什么推算出来的电场这么大呢？
假定这个电场就是沿Z方向，且是匀强电场。
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3楼2012-01-07 10:22:15
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dxcharlary

专家顾问 (职业作家)

【答案】应助回帖

★
感谢参与，应助指数 +1
liliangfang(金币+1): 多谢提示 2012-01-07 11:26:34
......你加的电场实际上只是能量变化的诱因，能量的变化实际上是电子结构甚至原子结构的变化，能量对电子结构要比外场敏感得多。你这么只考虑电场本身的能量肯定是不行的。
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4楼2012-01-07 10:48:11
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cyxlcd

金虫 (小有名气)
引用回帖:
4楼: Originally posted by dxcharlary at 2012-01-07 10:48:11:
......你加的电场实际上只是能量变化的诱因，能量的变化实际上是电子结构甚至原子结构的变化，能量对电子结构要比外场敏感得多。你这么只考虑电场本身的能量肯定是不行的。

欢迎讨论！电场的确是能量变化的诱因；构型的的变化使得总能变化。
但是能量守恒，增加的能量不会凭空而来。在这里只有外电场可以提供。
如果我这样估算出来的电场比实验的结果要小也就不说了，关键是估算出来的电场比实验的电场大太多。
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5楼2012-01-07 15:31:23
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dxcharlary

专家顾问 (职业作家)

【答案】应助回帖

★
liliangfang(金币+1): 多谢交流 2012-01-07 19:55:22
引用回帖:
5楼: Originally posted by cyxlcd at 2012-01-07 15:31:23:
欢迎讨论！电场的确是能量变化的诱因；构型的的变化使得总能变化。
但是能量守恒，增加的能量不会凭空而来。在这里只有外电场可以提供。
如果我这样估算出来的电场比实验的结果要小也就不说了，关键是估算出来 ...

物体的电子结构变化肯定会伴随着从周围的环境中吸热放热，如果原子位置有变动的话，体积和压强肯定也会有变化。而且这些实验上基本上是不可能观测到的。电场本来就只是诱发电子结构的变化，剩下的为了保持电子结构的稳定，吸热或者放热是一定，所以电场提供的能量非常的小，而主要还是物质和周围的热交换。
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6楼2012-01-07 19:36:43
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cyxlcd

金虫 (小有名气)
引用回帖:
6楼: Originally posted by dxcharlary at 2012-01-07 19:36:43:
物体的电子结构变化肯定会伴随着从周围的环境中吸热放热，如果原子位置有变动的话，体积和压强肯定也会有变化。而且这些实验上基本上是不可能观测到的。电场本来就只是诱发电子结构的变化，剩下的为了保持电子结 ...

多谢你的回复。
你说的我觉得还是有道理的。
但是我仍然觉得电场提供的能量应该是主要部分。总觉得还没有把这个问题弄透彻。
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7楼2012-01-12 21:04:42
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