Электрическое смещение

Ионная поляризация

В случае твердых кристаллических диэлектриков наблюдается так называемая ионная поляризация, при которой ионы разных знаков, составляющие кристаллическую решетку, при наложении внешнего поля смещаются в противоположных направлениях, вследствие чего на гранях кристалла появляются связанные (нескомпенсированные) заряды. Примером такого механизма может служить поляризация кристалла NaCl, в котором ионы Na⁺ и Cl^– составляют две подрешетки, вложенные друг в друга. В отсутствие внешнего поля каждая элементарная ячейка кристалла NaCl электронейтральна и не обладает дипольным моментом. Во внешнем электрическом поле обе подрешетки смещаются в противоположных направлениях, т. е. кристалл поляризуется.

Поляризованность диэлектрика:

. (2.3)

где Δ V - объемдиэлектрика, имеющий дипольный момент

Вектор направлен вдоль электрического поля , в котором находится диэлектрик. Величина вектора поляризации пропорциональная величине напряжённости поля, т.е. ~. Для полярных диэлектриков:

= æ·e₀, (2.4)

где æ – не зависящая от величина, называемая электрической восприимчивостью диэлектрика. Она характеризует способность среды к поляризации и зависит от его строения. Размерности и одинаковы, поэтому æ – безразмерная величина. Для диэлектриков, построенных из неполярных молекул формула (2.4), имеет следующий вид:

= n · e₀ · b, (2.5)

где n – число молекул в единице объёма, b – поляризуемость молекулы. Вводя обозначение æ = nb, придём к формуле (2.4).

Полная напряжённость поля в диэлектрике: = – . (2.6)

Вне диэлектрика поляризация отсутствует и = 0 и автоматически. При не слишком сильных полях в соответствии с (2.4) вектор поляризации пропорционален напряжённости поля и = æ·e₀. По определению вектора электростатической индукции имеем: =ee₀. Сопоставляя (2.1) и (2.6), можем окончательно записать:

=e₀+. (2.7)

Подставив в выражение (2.7) из (2.4) получим:

= e₀(+ æ)= e₀(1 + æ). (2.8)

Э лектрическим смещением называется величина, определяемая соотношением (2.8). Безразмерную величину e = 1+æ называют относительной проницаемостью или просто диэлектрической проницаемостью среды. Таким образом, соотношение (2.8) можно записать в виде = ee₀ .

Источниками поля вектора служат только свободные заряды. Поэтому линии смещения могут начинаться или заканчиваться лишь на свободных зарядах.

Дата добавления: 2014-01-20