Luați în considerare un strat dielectric omogen plat situat între două planuri diferite încărcate (Figura 2.5). Lăsați puterea câmpului electric, care este creată de aceste planuri într-un vid, să fie
unde este densitatea suprafeței de încărcare pe plăci (aceste taxe sunt numite libere). Sub acțiunea câmpului, dielectricul este polarizat, iar pe fețele lui apar polarizări sau sarcini legate. Aceste sarcini creează un câmp electric în dielectric. care este îndreptată împotriva câmpului extern
unde este densitatea de suprafață a sarcinilor legate. Câmpul rezultat în interiorul dielectricului
Densitatea superficială a taxelor legate mai mică decât densitatea de purtători liberi, și nu întregul câmp de izolator câmp: linii de tensiune Partea trec prin dielectric, cealaltă parte este încheiată la taxele asociate (vezi Figura 2.5.). În afara dielectricului. În consecință, ca urmare a polarizării, câmpul din interiorul dielectricului se dovedește a fi mai slab decât câmpul extern.
unde este permitivitatea mediului. Formula arată că constanta dielectrică indică de câte ori intensitatea câmpului electromagnetic în vid mai mare intensitate a câmpului în dielectric. Pentru vid. pentru dielectrici.
Un dielectric plasat într-un câmp electric extern este polarizat sub acțiunea acestui câmp. Polarizarea unui dielectric este procesul de obținere a unui moment dipol macroscopic nonzero.
Gradul de polarizare a unui dielectric este caracterizat de o cantitate vectorială, care se numește polarizare sau vectorul de polarizare (P). Polarizarea este definită ca fiind momentul electric al unui volum unitar al unui dielectric
,
unde N este numărul de molecule din volum. Polarizarea P este adesea numită polarizare, adică prin aceasta măsura cantitativă a acestui proces.
În dielectric se disting următoarele tipuri de polarizare: electronice, orientare și lattice (pentru cristalele ionice).
Tipul electronic de polarizare este caracteristic dielectricilor cu molecule nepolare. Într-un câmp electric extern (Fig. 2.1) încărcătura pozitivă în interiorul moleculei sunt deplasate spre câmp și negativ în direcția opusă, în care moleculele dobândesc un moment de dipol direcționat de-a lungul câmpului extern
Momentul dipol indus al moleculei este proporțional cu rezistența câmpului electric extern. unde este polarizabilitatea moleculei. Valoarea de polarizare în acest caz este. unde n este concentrația de molecule; - momentul dipol indus al moleculei, care este același pentru toate moleculele și a cărui direcție coincide cu direcția câmpului extern.
Tipul de polarizare orientare este caracteristic dielectricilor polari. În absența unui câmp electric extern, dipolii moleculari sunt orientați aleatoriu, astfel încât momentul electric macroscopic al dielectricului este zero.
Dacă un astfel de izolator plasat într-un câmp electric extern, dipol pe molecula va acționa forțe de moment (Fig. 2.2), care tinde să se orienteze momentul său dipol în direcția intensității câmpului. Cu toate acestea, nu are loc o orientare completă, deoarece mișcarea termică tinde să distrugă acțiunea unui câmp electric extern.
Această polarizare se numește orientare. Polarizarea este în acest caz. unde
- valoarea medie a componentei momentului dipol al moleculei în direcția câmpului extern.
Tipul de polarizare a rețelei este caracteristic pentru cristalele ionice. In cristale ionice (NaCl, etc.), în absența unui câmp extern momentul de dipol al fiecărei celule unitate este egală cu (Fig. 2.3.a), zero, sub influența unui câmp electric extern ioni pozitivi și negativi sunt deplasate în direcții opuse (fig. 2.3.b) . Fiecare celulă a cristalului devine un dipol, cristalul este polarizat. O astfel de polarizare se numește polarizare a zăbrelelor. Polarizarea în acest caz poate fi de asemenea definită ca. unde este valoarea momentului dipol al celulei unice, n este numărul de celule pe unitate de volum.
Polarizarea dielectricilor izotropici de orice tip este legată de intensitatea câmpului prin relație. unde este sensibilitatea dielectrică a dielectricului.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: