23. Механизм поляризации неполярных диэлектриков.
Молекулы
и атомы, не обладающие дипольным моментом
при отсутствии внешнего поля, называются
неполярными. В зависимости от
характера химической связи различают
следующие 3 основные механизмы поляризации
диэлектриков: электронную, ионную и
дипольную (ориентационную). Дипольный
механизм присущ полярным диэлектрикам.
Электронная поляризация присуща всем
диэлектрикам. Под действием внешнего
электрического поля P происходит
смещение электронов атома относительно
его ядра (деформация его электронной
оболочки) и возникают индуцированные
диполи. Диэлектрические свойства
индуцированных диполей относятся к
числу резонансных явлений. Электронный
механизм поляризации является наименее
инерционным, т.к. масса электрона
значительно меньше массы частиц,
участвующих в процессе поляризации.
Время установления электронной
поляризации составляет ≈ 10-15 с,
что сравнимо с периодом световых
колебаний. Ионная поляризация наблюдается
в ионных кристаллах и происходит в
результате возникновения диполей
вследствие относительного смещения
(сдвига) положительных и отрицательных
ионов под влиянием электрического поля.
При этом имеет место также деформация
электронных оболочек ионов, что порождает
электронную поляризацию. Время
установления ионной поляризации примерно
на порядок больше (≈10-14 с). Поляризованность
неполярных молекул равна:
24. Механизм поляризации полярных диэлектриков.
Молекулы и атомы, обладающие дипольным моментом при отсутствии внешнего поля, называются полярными. У полярных молекул главным механизмом поляризации является переориентация направлений постоянных дипольных моментов под влиянием внешнего поля.
Другие
механизмы играют незначительную роль
для них. Существующие в отсутствии
электрического поля электрические
диполи ориентированы хаотично. При
включении поля диполи приобретают
преимущественную ориентацию. Переориентация
постоянных диполей под действием поля
происходит не мгновенно, а постепенно
путем поворота их на определенные углы
приближающие направление диполей к
направлению электрического поля.
Дипольная поляризация с ростом температуры
уменьшается из-за возрастания энергии
теплового движения частиц, снижающей
ориентирующее влияние поля. Данный вид
поляризации называется также
дипольно-релаксационным, т.к. ориентация
электрических диполей (при включении
поля) или ее ослабление (при снятии поля)
происходит постепенно, замедленно, т.е
носит релаксационный характер. Такая
поляризация связана с потерями энергии
и нагревом диэлектрика, поскольку
поворот диполей в направлении поля
требует некоторого сопротивления со
стороны его решетки. В полярных
диэлектриках возможна так называемая
электронно-релаксационная поляризация,
возникающая за счет возбужденных
тепловой энергией избыточных "дефектных"
электронов или дырок. Формула для
поляризованности имеет вид:
25. Закон Ома в интегральной и дифференциальной форме.
З акон, связывающий силу тока, текущего по проводнику с разностью потенциалов (напряжением на его концах) имеет вид , (1) Где R-сопротивление проводника. Выражение (1) – является Законом Ома в интегральной форме. Закон Ома в дифференциальной форме получается в результате записи соотношения (1) для плотности тока . Рассмотрим бесконечно малый элемент проводника цилиндрической формы длины , с сечением , на концах которого приложена разность потенциалов . Пусть – удельная электрическая проводимость вещества, которая является величиной, обратной удельному электрическому сопротивлению. Тогда выражение для можно записать в виде: (2) , (3)
Где индекс означает, что берется составляющая вдоль элемента проводника. Закон Ома для этого элемента записывается так:
. Полученное соотношение в векторной форме – и есть дифференциальная формулировка закона Ома.