20. Полярные и неполярные диэлектрики…

Диэлектрики – это вещества, при обычных условиях практически не проводящие электрический ток.

Различают три типа диэлектриков:

• Диэлектрики с неполярными молекулами, имеют нулевой дипольный момент (например, N₂, H₂, O₂),

• Диэлектрики с полярными молекулами, имеют нулевой дипольный момент (например, H₂O, NH₃),

• Ионные диэлектрики (например, NaCl, KCl).

Поляризация диэлектрика – это процесс ориентации диполей или появления под действием электрического поля ориентированных по полю диполей.

Поляризованость.

Поместим пластину из однородного диэлектрика во внешнее электрическое поле, созданное двумя бесконечными разноименно заряженными плоскостями. Во внешнем электрическом поле диэлектрик объемом V поляризуется, т.е. приобретает дипольный момент , где - дипольный момент одной молекулы. Для количественного описания поляризации диэлектрика используется векторная величина - поляризованность, которая определяется как дипольный момент единицы объема диэлектрика. как

В случае изотропного диэлектрика поляризованность линейно зависит от напряженности внешнего поля

где - диэлектрическая восприимчивость вещества, характеризующая свойства диэлектрика.

Диэлектрическая проницаемость среды.

Вследствие поляризации на поверхности диэлектрика появляются не скомпенсированные заряды, которые называются связанными (в отличие от свободных зарядов, которые создают внешнее поле).

Поле внутри диэлектрика, создаваемое связанными зарядами, направлено против внешнего поля, создаваемого свободными зарядами. Результирующее поле внутри диэлектрика

В нашем примере поле, создаваемое двумя бесконечно заряженными плоскостями с поверхностной плотностью зарядов . Поэтому

Полный дипольный момент диэлектрической пластинки с толщиной d и площадью грани S равен , с другой стороны . Отсюда . Следовательно,

Откуда напряженность результирующего поля внутри диэлектрика равна

Безразмерная величина называется диэлектрической проницаемостью среды. Она характеризует способность диэлектриков поляризоваться в электрическом поле и показывает, во сколько раз поле ослабляется диэлектриком.

22. Сегнетоэлектрики, их свойства, строение и применение.

Сегнетоэлектрики – это диэлектрики, которые обладают спонтанной поляризацией в отсутствие внешнего электрического поля. Примеры: сегнетова соль, титанит бария.

Сегнетоэлектрики состоят из доменов – областей с различными направлениями поляризованности.

Свойства:

• диэлектрическая проницаемость может достигать несколько тысяч единиц,

• между молекулами устанавливается взаимодействие, которое приводит к параллельной ориентации дипольных моментов молекул в макроскопических областях, называемых доменами.

• характерно явление диэлектрического гистерезиса – сохранение остаточной поляризованности при снятии внешнего поля,

• температура, выше которой исчезают сегнетоэлектрические свойства – точка Кюри,

Применение сегнетоэлектриков.

Область применения сегнетоэлектриков — в пьезоэлектрических приборах, конденсаторах, электрооптических системах, различных температурных датчиках.