Поляризация диэлектриков. Вектор поляризации

При внесении диэлектрика в электрическое поле происходит поляризация диэлектрика. За меру поляризации диэлектрика принят вектор поляризации – суммарный дипольный момент молекул в единице объема:

, (9.25)

где n – концентрация молекул, т.е. их число в единице объема; - дипольный момент - диполя. Все вектора имеют одинаковое направление – вдоль напряженности поля в диэлектрике.

Неполярные молекулы приобретают дипольный момент за счет смещения центров тяжести положительных и отрицательных зарядов, т.е. деформации электронных орбит. Дипольные моменты всегда наводятся вдоль электрического поля. Смещение центров тяжести положительных и отрицательных зарядов аналогично упругой деформации, поэтому такой диполь называется упругим диполем, а механизм поляризации в этом случае называется деформационным.

В случае однородного диэлектрика с неполярными молекулами, находящегося в однородном электрическом поле имеем:

, (9.26)

где n – концентрация молекул, т.е. их число в единице объема; - дипольный момент - диполя. Это следует из того, что вектора всех молекул имеют одинаковое направление – вдоль напряженности электрического поля в диэлектрике. Подставив уравнение (9.22) в уравнение (9.26), получим:

(9.27)

где - диэлектрическая восприимчивость вещества, или поляризуемость единицы объема диэлектрика.

Рассмотрим диэлектрик с неполярными молекулами. В отсутствие внешнего поля вследствие хаотического теплового движения дипольные моменты молекул ориентированы беспорядочно. Поэтому векторная сумма дипольных моментов всех молекул, которые содержатся в единице объема диэлектрика, равна нулю. При внесении диэлектрика в электрическое поле дипольные моменты молекул (жесткие диполи) стремятся ориентироваться таким образом, чтобы вектора по направлению совпадали с вектором напряженности электрического поля . Однако тепловое движение молекул «разбрасывает» диполи и препятствует их ориентированию по полю. В результате совместного действия обеих причин в диэлектрике возникает преимущественная ориентация дипольных моментов молекул вдоль поля. Эта ориентация будет наиболее полной, чем сильнее поле и слабее тепловое движение молекул, т.е. чем ниже температура. Описанный процесс называется ориентационной поляризацией диэлектрика.

Дата добавления: 2014-01-07