8. Поляризация диэлектриков и диэлектрическая проницаемость.

Под влиянием электрического поля заряды находящиеся в диэлектрике ориентируются в направлении действия поля и тем сильнее, чем выше интенсивность поля.

Существуют диэлектрики, которые имеют линейную зависимость электрического смещения, в функции напряженности электрического поля, а также диэлектрики, у которых эта зависимость нелинейная – это сигнетодиэлектрики.

Определение диэлектрической проницаемости:

Относительная диэлектрическая проницаемость всегда меньше 1 и равна 1 для вакуума, характеризует способность диэлектрика создавать электрическую емкость.

Интенсивность поляризации характеризуется:

1. Р – поляризованность

Поляризованность – это величина равная отношению геометрической суммы интуцированных в диэлектрике деленная на объем диэлектрика, при условии что объем стремится с 0.

Для однородного электрического поля действующего на диэлектрик:

2. В линейных диэлектриках наблюдаются линейные зависимости поляризованности электрического поля в функции электрической прочности, а также электрического смещения диэлектрика функции напряженности электрического поля.

3. Накопленная в диэлектрике энергия электрического поля, отнесенная к единице объема, определяется:

9. Основные виды поляризации диэлектриков.

1. Поляризация, которая происходит мгновенно и которая не связана с нагревом диэлектрика, с рассеянием теплоты в нем, к такому виду поляризации относится электронная и ионная поляризации.

2. Поляризация, которая нарастает и убывает замедленно, то есть такая поляризация, которая сопровождается нагреванием диэлектрика и рассеиванием тепла в нем.

Электронная поляризация: упругое смещение и деформация электронных оболочек атомов и ионов. При повышении температуры, действующий на диэлектрик с электронной поляризацией ее интенсивность уменьшается, это объясняется тепловым расширением диэлектрика и уменьшением концентрации частиц в единице объема. Повышение температуры не влияет на степень смешения или деформацию электронных оболочек атомов и ионов. Время установления электронной поляризации:

Ионная поляризация: характерна для твердых диэлектриков и появляется за счет упругого смещения положительных и отрицательных ионов, под действием напряженности внешнего электрического поля. При повышении температуры эта поляризация усиливается , это объясняется уменьшением упругих сил. Время установления электронной поляризации:

Дипольно-релаксационная поляризация: обусловлена дипольным движением частиц, молекулы с постоянным дипольным моментом, под действием внешнего электрического поля. Этот вид поляризации наступает, когда молекулярные силы не препятствуют диполям ориентироваться в направлении действия поля.

Ионно-релаксационная поляризация: наблюдается в неорганических стеклах, в твердых кристаллических материалах с неплотной упаковкой частиц в кристаллической решетке. После снятия электрического поля ионно-релаксационная поляризация слабеет, при повышении температуры ее интенсивность возрастает.

Электронно-релаксационная поляризация: появляется при возбуждении тепловой энергии избыточных электронов или дырок. Наблюдается у металлов переменной валентности или в их оксидах. Характеризуется высокими значениями относительной диэлектрической проницаемости и электронным характером электропроводности.

Миграционная поляризация: наблюдается в сложных твердых диэлектриках при наличии макроскопических неоднородностей и примесей. Сложный твердый диэлектрик – это диэлектрик, который состоит из двух или более компонентов смешанных механически или вступающих друг с другом в химическую реакцию.

Спонтанная поляризация: наблюдается в сегнетоэлектриках. Такие материалы обладают электрическим гистерезисом и доменной структурой. При действии на них электрического поля смещаются доменные границы и векторы электрических моментов каждого домена ориентируются в направлении действия поля и усиливают его. Это дает эффект очень интенсивной поляризации и приводит к значительному росту суммарного электрического момента материала в пространстве.