30.Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков. Поляризационные заряды. Вектор поляризации. Напряженность электрического поля в диэлектрике. Диэлектрическая восприимчивость.

Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков и виды поляризации

Диэлектрик (как и всякое вещество) состоит из атомов и молекул. Так как положитель­ный заряд всех ядер молекулы равен суммарному заряду электронов, то молекула в целом электрически нейтральна. Если заменить положительные заряды ядер молекул суммарным зарядом +q, находящимся в центре «тяжести» положительных зарядов, а заряд всех электронов — суммарным отрицательным зарядом -q, находящимся в центре «тяжести» отрицательных зарядов, то молекулу можно рассматривать как электрический диполь с электрическим моментом, определяемым формулой .

Поляризация диэлектриков — явление, связанное с ограниченным смещением связанных зарядов в диэлектрике и поворотом электрических диполей под воздействием внешнего электрического поля. Поляризацию диэлектриков характеризует вектор электрической поляризации. Физический смысл: поляризованность — это дипольный момент, который приобретают полярные молекулы, в единице объема диэлектрика. Поляризация диэлектрика — состояние диэлектрика, которое характеризуется наличием электрического момента у любого элемента его объема. Типы поляризации

электронная, или деформационная, поляризация диэлектрика с неполярными молеку­лами, заключающаяся в возникновения у атомов индуцированного дипольного момен­та за счет деформации электронных орбит;

ориентационная, или дипольная, поляризация диэлектрика с полярными молекулами, заключающаяся в ориентации имеющихся дипольных моментов молекул по полю.

ионная поляризация диэлектриков с ионными кристаллическими решетками, заклю­чающаяся в смещении подрешетки положительных ионов вдоль поля, а отрицатель­ных — против поля, приводящем к возникновению дипольных моментов.

Вектор поляризации. При наложении электрического поля в диэлектрике возникают элементарные электрические дипольные моменты pj. Вектор поляризации представляет собой объемную плотность электрического дипольного момента диэлектрика: P = (pj) / V

Диэлектри́ческая восприи́мчивость (или поляризу́емость) вещества — физическая величина, мера способности вещества поляризоваться под действием электрического поля. Диэлектрическая восприимчивость   — коэффициент линейной связи между поляризацией диэлектрика P и внешним электрическим полем E в достаточно малых полях:

В системе СИ:

где   — электрическая постоянная; произведение   называется в системе СИ абсолютной диэлектрической восприимчивостью.

Напряженность электрического поля в диэлектрике меньше, чем в вакууме. - показывает во сколько раз напряженность электростатического поля в диэлектрике меньше, чем в вакууме.

31.Поляризация полярных и неполярных диэлектриков. Поляризуемость молекулы. Диэлектрическая восприимчивость полярных и неполярных диэлектриков. Ионная поляризация.

Диэлектрик называется неполярным  (неполярный диэлектрик), если электроны атомов в его молекулах расположены симметрично относительно ядер (H2, O2, CCl4 и др.). В таких молекулах центры тяжести положительных и отрицательных зарядов совпадают в отсутствие внешнего электрического поля (l = 0) и дипольный момент pe  молекулы равен нулю. Если неполярный диэлектрик помещен во внешнее электрическое поле, то происходит деформация электронных оболочек  в атомах (молекулах) и центры тяжести положительных и отрицательных зарядов смещаются друг относительно друга (l№0). В молекуле (атоме) диэлектрика возникает индуцированный (наведенный) дипольный электрический момент, пропорциональный напряженности Е электрического поля:

Поляризуемость молекулы зависит только от объема молекулы. Существенно, что a не зависит от температуры. Тепловое движение молекул неполярных диэлектриков не сказывается на возникновении индуцированных дипольных моментов. Молекулы с такими дипольными моментами подобны квазиупругим (индуцированным) диполям.

Полярным диэлектриком называется такой диэлектрик, молекулы (атомы) которого имеют электроны, расположенные несимметрично относительно своих ядер (H2O, HCl, NH3, CH3Cl и др.). В таких молекулах центры тяжести положительных и отрицательных зарядов не совпадают, находясь, практически, на постоянном расстоянии l друг от друга. Молекулы полярных диэлектриков по своим электрическим свойствам подобны жестким диполям, у которых имеется постоянный дипольный момент:

Диэлектри́ческая восприи́мчивость (или поляризу́емость) вещества — физическая величина, мера способности вещества поляризоваться под действием электрического поля. Диэлектрическая восприимчивость   — коэффициент линейной связи между поляризацией диэлектрика P и внешним электрическим полем E в достаточно малых полях:

В системе СИ:

где   — электрическая постоянная; произведение   называется в системе СИ абсолютной диэлектрической восприимчивостью.

 Ионная поляризация в твердых диэлектриках, имеющих ионные кристаллические решетки. Например, NaCl, CsCl и др. Внешнее электрическое поле вызывает смещения всех положительных ионов в направлении напряженности E, а всех отрицательных ионов - в противоположную сторону.