8.2. Поляризация диэлектриков

Под действием электрического поля частицы диэлектрика (атомы, ионы, молекулы) превращаются в диполь. Это связано со смещение в направлении поля и против него положительных и отрицательных зарядов, из которых построены эти частицы. Положительные полюса всех диполей сдвигаются в направлении поля, а отрицательные – в противоположном направлении. Таким образом, в диэлектрике, помещённом в электрическое поле, возникает электрический дипольный момент, который связан с дипольными моментами отдельных частиц.

Величину, равную отношению электрического момента диэлектрика к его объёму, называют поляризуемостью или поляризацией . Вводят понятие полного дипольного момента:

где – заряды, – радиус вектор, Описывающий положение заряда

Полный дипольным момент будет определяться:

Если обозначить р_i – элементарные дипольные моменты, то можно представить:

Кроме поляризуемости вводят понятие - /////, и ////

Между существует связь:

где ….

С другой стороны, можно представить в виде:

Используя (а) и (б):

Вводим некоторую величину:

χ – относительная диэлектрическая восприимчивость.

Существует несколько процессов, приводящих к возникновению поляризации при приложении электрического поля:

1. Смещение электронных оболочек атомов или ионов

2. Смещение положительных ионов относительно отрицательных

3. Ориентация в электрическом поле молекул, имеющих постоянный дипольный момент.

Если силы, стремящиеся возвратить в исходное положение смещённые электрическим полем частицы носят квазиупругий характер, то говорят о об упругой поляризации. Если электроны, ионы или дырки при смещении в поле за счёт тепловой энергии преодолевают потенциальные барьеры, то поляризацию называют тепловой.

Существуют следующие виды поляризации: (будет в контрольной)

1. Электронная упругая поляризация

2. Ионная упругая поляризация

3. Дипольная упругая поляризация

4. Дипольная тепловая поляризация

5. Ионная тепловая поляризация

6. Электронная тепловая поляризация.

8.2.1. Электронная упругая поляризация.

Наблюдается во всех диэлектриках независимо от их агрегатного состояния (газ-жидкость-ТТ), и структуры (кристалл, аморфное тело).

Суть электронной упругой поляризации: атомы, из которых состоит диэлектрик под действием внешнего электрического поля превращаются в электрические диполи вследствие того, что электронные оболочки и яда смещаются друг относительно друга. Время установления ИУП очень мало (10^-16_...10^-17с).

Рассмотрим механизм возникновения ЭУП на примере водородоподобного атома. Если Е = 0, то центры + и - зарядов совпадают. При приложении поля происходит к смещению. Расстояние между смещениями – х.

РИСУНОК

Под действием электрического поля электронная оболочка смещается на некоторое рассмтояни е х. озникает возвращащаяся сила F₁ – это упругая сила, для которой можно ввести коэффицеенот упругости k. Атом будет находится в равновесии если будет выполняться улсовие:

Смещение центров заряов приводит к образованию электрического дипольного момента:

Из (*) для дипольорго момента:

- индуцированнный электронный момент ~ Е. Теперь введём:

Которая называется электронная поляризуемость.

Для k вводится выражение:

ДОПИСАТЬ ВСЁ пропущенное

Лекция № от 09.12.2011