9.Диэлектрики.Поляризация диэлектриков.

В таких веществах как воздух, стекло, мрамор,фарфор,резина ит.д.электроны очень крепко связаны со своими атомами.Эти вещества называются диэлектриками(изоляторами)т.е. это материал, плохо проводящий или совсем не проводящий электрический ток. Диэлектрики бывают:полярные и неполярные. К первой группе относятся диэлектрики с симметричным строением молекулы (N₂, H₂). В них центры «тяжести» положи­тель­ных и отрицательных зарядов в отсутствие внешнего поля совпадают и =0. Такие молекулы называются неполярными. Неполярную молекулу (или атом) можно схе­матически представить в виде положительно заряженной цен­тральной области (ядра), симметрично окруженной отрицательно заряженной элек­тронной оболочкой (рис.1.14.а).

Во внешнем электрическом поле происходит деформация электронных оболо­чек атомов и молекул. «Центры тяжести» положительных и отрицательных зарядов смещаются относительно друг друга (рис.1.14,б). Молекула становится подобной элек­трическому диполю(диполь представляет из себя совокупность двух равных по абсолютной величине разноимённых точечных зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга) с плечом l, равным расстоя­нию ме­жду центрами «тяжести» положительных и от­рицатель­ных зарядов, и, следовательно, приобретает дипольный момент , называемый индуцированным (наведенным). Такие молекулы располагаются цепоч­ками вдоль сило­вых линий поля || , как показано на рисунке 1.15, где черными кружками обозначены центры «тяжести» отри­цательных зарядов, белыми - центры «тяжести» положи­тельных зарядов. В результате сам диэлектрик приобретает ре­зультирующий электри­ческий момент. Это явление называется поляризацией ди­электрика. В случае непо­лярного диэлектрика ее называют электронной или де­формационной. Электронная поляризация устанавливается очень быстро (за время 10^-15с) и также быстро исчезает при снятии поля. Вторую группу диэлектриков составляют вещества с асимметричным строе­ни­ем молекул (H₂O, )Центры «тяжес­ти» положительных и отрицатель­ных зарядов в данном случае не совпадают. В отсутствие внешнего электри­ческого поля молекулы обладают дипольным момен­том . Молекулы таких диэлектриков называются полярными. Однако, в отсутствие поля оси дипольных молекул в диэ­лектрике расположены хаотично, что обусловлено тепловым движением (рис.1.16, а). Поэтому диэлектрик в целом неполяризован. Под влиянием электрического поля мо­лекулы начинают ориентиро­ваться вдоль силовых линий. Степень ориентации за­висит от свойств диэлектрика, величины напряженно­сти поля (рис.1.16, б и в, где Е₂Е₁) и температуры. С ростом Е и понижением Т устанавлива­ется преимуще­ственная ориентация дипольных момен­тов(физическая величина, характеризующая электрические свойства системы заряженных частиц) по полю, так как хаотическое тепловое движение препятствует их полной ориентации. Боковые грани диэлектрика, перпендикулярные при­обретают разноименные заряды, а диэлектрик - резуль­ти­рующий электрический момент. Такой вид поляриза­ции на­зывается ориентационной или дипольной. При снятии внешнего поля поляризация диэлектрика исчеза­ет, так как тепловое движение мгновенно разрушает ориентацию ди­полей.