3.Поляризация полярной молекулы.

При помещении в электрическое поле всего диэлектрика происходит поляризация диэлектрика.

1. нейтральный диэлектрик 2. полярный диэлектрик

Образовавшийся в некотором объеме диэлектрика электрический момент по определению называется поляризацией диэлектрика.

Количественной оценкой величины поляризации диэлектрика является поляризованность:

(3)

где - М_i – электрический момент i-ой частицы в V;

n – количество частиц в V.

Если поле однородно, напряженность во всех точках одинакова то (4)

Если V=1 то (5)

Еслиопределяется только индуцированным электрическим моментом то(6) В скалярной форме(6’)

Электрическая индукция или электрическое смещение

Поляризованность для всех диэлектриков кроме сегнетоэлектриков пропорциональна напряженности электрического поля:,где- диэлектрическая восприимчивость.

Модуль поляризованности равен поверхностной плотности связанных электрических зарядов появившихся на поверхности диэлектрика в результате поляризации.

S; qh=M ; =p[Кл/м²]

Электронная и ионная поляризация

В зависимости от механизма или порядка смещения электрических зарядов различают поляризации:

1. электронная поляризация;

2. ионная поляризация;

3. упруго-дипольная поляризация;

4. дипольно-релаксационная поляризация;

5. ионно-релаксационная поляризация;

6. электронно-релаксационная поляризация;

7. поляризация ядерного смещения;

8. миграционная (межслоевая) поляризация;

9. спонтанная (сегнетоэлектрическая) поляризация;

10. остаточная (электродная) поляризация.

4.Электронная поляризация

Электронная поляризация проявляется во всех видах диэлектрика. Суть в смещении электронного облака относительно ядра атома при помещении последнего в электрическое поле.

Атом водорода H:

При электронной поляризации смещение электрического облака происходит на очень малые углы . Соответственно расстояние смещения также мало: a<<r, тогда

или {_э=18₀r³}.

Способность к поляризации при электронном смещении прямо пропорционально кубу радиуса электронной орбиты.

Чем больше радиус электронной орбиты, тем меньше сила притяжения между электронной оболочкой и ядром, тем больше смещение и тем больше поляризуемость.

При увеличении количества электронов на орбитах поляризуемость также возрастает, т.к. каждый электрон испытывает смещение в электрическом поле. Следовательно, при переходе вдоль столбцов сверху вниз по таблице Менделеева поляризуемость химических элементов увеличивается.

Электронная поляризация устанавливается мгновенно (_у=10^-15сек).

Поэтому электронная поляризация не зависит от частоты приложенного напряжения. При снятии электрического поля электроны упруго возвращаются в исходное положение.

Электрическая поляризация не вызывает рассеивания электрической энергии.

5.Ионная поляризация

Проявляется в диэлектрике ионного строения и обуславливается смещением электронных оболочек ионов относительно прежних центров тяжести.

т.к. q₁=q₂=q.

n – константа зависящая от типа взаимодействующих ионов – n=711.

b – зависит от типа взаимодействующих ионов.

Наложим поле:

;.

;

;

При ионной поляризации и,, тогда

. .

.

, .

Ионная поляризация также устанавливается практически мгновенно (_у=10^-13сек). Не приводит к рассеиванию энергии и, следовательно не вызывает диэлектрических потерь.

При снятии электрического поля происходит упругий возврат электронной оболочки в прежнее положение.

Более точные квантово – механические расчеты позволяют определить величину поляризуемости еще более точно.