4. Укажите, в чем заключается поляризация упругосвязанных полярных молекул диэлектрика?Диэлектриктіңсерпімдібайланысқанполярлымолекулаларыныңполяризациясынедентұрады?

Поляризацияны 2 топқа бөлеміз: серпімді және релаксациялық деп.

Материалға электр өрісі әсер еткен кезде энергия жойылмайды, диэлектрик қызбайды-бұл, серпімді поляризация. Атом, молекула, иондар тек қана өз ориентациясын өзгертеді.

Релаксациялық поляризация болғанда электр өрісі әсерінен материал ішінде кернеулік жылдам өзгермейді, керннеулікті өзгерту үшін белгілі уақыт керек. Ондай кернеуліктің өзгерісі болғаннан кейін диэлектрик қызады.

Поляризация 8-ге бөлінеді, соның ішіндесерпімді поляризация түрлері:

Электрондық,
Иондық,

Қалғандары релаксациялық поляризация түрлері.

Электрондық поляризация кезінде τ=10^-15 с уақыт аралығында серпімді диполь пайда болады. Ол кезде:

ε=1+nα,

мұндағы n-атомдар немесе молекулалардың концентрациясы,

α-электронды поляризациялану. Егер материал таза элемент болатын болса ε=n² – шыныда.

Иондық поляризация . Электрондар қозғалғанда серпімді әсерінде иондық поляризация пайда болады. 10^-13 с уақыт ішінде серпімді әсерден диполь моменті пайда болады.

Дипольды релаксацияланған поляризация. Егер диэлектрикке электр өрісі мен жылу әсер ететін болса, онда дененің ішінде бұрылуы мүмкін, немесе диполь ориентациясы өзгеруі мүмкін, немесе диполь ориентациясы өзгеруі мүмкін. Сонда қатты денеде электромагнитті (дипольдің) пайда болуы:

µ=ql

q-бір ион заряды

l- ионның центрден ара қашықтығы.

Мұндай диэлектриктер –полярлы деп аталады.

Электронды релаксацияланған поляризация. Диэлектрикке жылу әсер еткен кезде диэлектрик ішінде электрондар немесе кемтіктер пайда болады. Олар шоғырланып, поляризация пайда болады. Осындай поляризация кезінде қатты денеде сыну көрсеткіші өте жоғары болады және электрөткізгіштік артады.

Серпімді дипольді поляризация. Егер кристалдарда дипольді молекулалар бекітілетін болса , онда сыртқы әсер болғанда (электр өрісі мен температура) онда молекулалар аз ғана бұрышқа (5-8 градусқа) бұрылуы мұмкін. Мұндай поляризация серпімді дипольді поляризация деп аталады.

5. Опишите процесс тепловой ионной поляризации в диэлектриках.

Диэлектриктегі жылулық иондық поляризация процесі

Қатты диэлектрик иондардан немесе ион қоспасынан болсын делік және сол иондардың қозғалаысы шектеулі аумақта болсын.Бұл деген ион басқа да қоршаған бқлшектер (иондар,молекулалар) әсерінде болады деген сөз,ол иондар шектеулі аумақта орналасқандықтан энергиясы да минимал болады.Кейін көрші ионда дал сондай күйде деп қарастырсақ,осы екі көрші ионның арақашықтығын σдеп белгілейміз

Иондардың бір біріне лақтырылуы ионнның потенциалды энергиясының (U) ұзындығына және Т –ға тәуелді.Жылулық қозғалыс диэлектриктерде иондардың бір орыгда тербеліп тұрып екінші орынға өтуінен болады.Бұл ауысуды тек жылулық қозғалысты энергияға ие,яғни энергиясы жергілікті потенциалды барьер U-ді асып өтуге жететін иондар ғана жасай алады.Осы жылулық қозғалысқы қатысатын бөлшек энергиясы U-ға тең немесе U-дан үлкен болады.U-ға тең болуы Больцман статистикасымен түсіндіріледі.

Мұндағы: Т-абсолютті темп, k-Больцман тұрақтысы.

Суреттегі бекітілген күйдегі ион (1 немесе 2 иондар) бекітілген орынның серпімді күшімен анықталатын жиелікті тербеліс жасайды.Х осьі бағытымен барьерден асырып бірлік көлемдегі,білік уақыттағы лақтырылатын иондар санын мынамен өрнектейміз:

n ₀–бірлік көлемдегі диэлектриктегі әлсіз байланысқан иондар саны.

Потенциалды барьерді асып өту ықтималдығының саны болады,себебі жиелікпен бір секунд ішінде тербеліп тұрған ион Х осіне бағытталады.Осы барерьден асып өткен иондар санын дәл білу үшін -ні -ға көбейтеміз.Сыртқы өріс жоқ болғанда 1-жағдайдан 2-жағдайға өтетін иондар саны кері бағытта лақтырылатын,яғни 2-жағдайдан 1-ге өтетін иондар санымен тең болады.Егер Е сыртқы өріс берсек онда жағдай күрт өзгереді.

Сыртқы өріс Х осімен бағытталған делік,егер өріс біртекті болса онда бұл өрістегі ионнның потенциалды энергиясы сызықты өзгеру керек.

Ионның 1 ден 2 ге өту үшін асып өтетін потенциалдық барьердің биіктігі кері ауысуға қарағанда төмен болады.

1-жағдайда потенциалдық барьер -ға тең,ал 2-де ,мұндағы дегеніміз -қашықтықтағы Е өріске қатысты потенциалдық энергияның өзгерісі.Егер ион заряды q болса, .Бұдан көретініміз ось бойымен,яғни 1-ден 2-ге ауысатын иондар саны кері бағытқа қарағанда көп болады.Бірлік көлемдегі иондар саны 1/3 деп 1-ші жағдайда n₁,2шіні n₂десек болса онда -дің dt уақыт ішінде өзгерісі: