Оглавление:
Физическая сущность поляризации диэлектриков
- Физическая сущность диэлектрической поляризации При отсутствии внешнего электрического поля, всех связей и свободных зарядов частиц диэлектрика, а также его полярных молекул (диполей), под действием приложенного электрического поля, занимаемого этими частицами и диполями, все заряженные частицы перемещаются из своих равновесных положений на ограниченное расстояние. Положительный заряд смещается в направлении вектора внешнего поля, а отрицательный заряд смещается в противоположном направлении, образуя диполь (индуцированный диполь).
Имеющиеся диполи ориентированы вдоль поля. Происходит поляризация диэлектрика, и дипольный момент, возникающий в результате всех малых объемов, отличается от нуля. В этом состоянии диэлектрик называется поляризацией. Биполяризация, под действием внешнего электрического поля, предполагает ограниченное перемещение связанных заряженных частиц и некоторый порядок в расположении диполей, которые совершают хаотическое тепловое движение.
В поляризованных диэлектриках различные заряженные частицы остаются в поле взаимодействия друг с другом после смещения из положения равновесия на ограниченное расстояние. Людмила Фирмаль
Заряды, возникающие в каждой единице объема, называются связанными зарядами, это заряды самого диэлектрика, они являются его неотъемлемой частью. Более подробно рассматривается формирование результирующего дипольного момента в поляризованных диэлектриках и его основные электрические параметры. Когда диэлектрик поляризован, каждая поляризованная частица получит индуцированный электрический дипольный момент p Q. линейный размер этих частиц мал и многократен;
фактические диэлектрики имеют структурные дефекты и ловушки, локализованные на границе раздела фаз, а также материалы с неоднородным химическим составом. Механизм поляризации этих частиц подробно рассматривается в главе 2.3. Индуцированный дипольный момент P0 каждой диэлектрической частицы(измеренный в KLM) пропорционален напряженности электрического поля E’, воздействующего на эту частицу (это называется локальным полем)’. РО= «-е’, (2.1) где A-коэффициент пропорциональности, который называется поляризуемостью данной частицы. Иногда в качестве единицы измерения P0 используют Дебай (D); 1D=3,33•10″30КЛ м.
- Поляризуемость а является важнейшим микроскопическим электрическим параметром диэлектриков. В изотропных диэлектриках а-скалярная величина. Размерность a из C представляется в виде: (2.2) В некоторых случаях используется геометрическая поляризуемость p, которая является поляризуемостью a к электрической постоянной E0(E0=8.854•10_12F/m)): P=a/e0=p0/e0G. (2.3) размерность геометрической поляризуемости P в единицах Си: — «Для тебя!]= Три. (2.4) Таким образом, размерность Р совпадает с размерами объема поляризованных частиц.
Количественным измерением поляризации единичного объема диэлектрика является поляризация P всех (n)частиц (микрообъемов)индуцированного дипольного момента P0 векторной суммы диэлектрика: Р=£Р0 = lr0=ИАЭ’. (2.5) / =1 В СИ выражение (2.5) имеет вид R=eope’. Поляризация P идентична времени электрического диполя на 1м3 диэлектриков (CL-m / m3=CL/m2). Модуль Р его величины совпадает с поверхностной плотностью заряда связи о, КЛ / м2 (р=о), возникающей в результате поляризации диэлектрика на поверхности, обращенной к электроду(Подробнее см. ниже). Для большинства изотропных диэлектриков (за исключением сегнетоэлектриков) в области слабого
поля поляризация p линейно зависит от напряженности поля E, действующего на диэлектрики: P=(e-1) e0e, (2.6) e.） Людмила Фирмаль
Таким образом, такой диэлектрик называется линейным. В сегнетоэлектриках его еще называют нелинейным диэлектриком, так как у членов группы активных диэлектриков (см. главу 7.15) зависимость P от E нелинейна(P=(e-1)/e0e). Формула (2.5) выражает зависимость макроскопических электрических параметров Р диэлектрика от микроскопического параметра Р0 (или А), а формула (2.6) — зависимость между макроскопическими параметрами Р, Е и Е
Смотрите также:
| Поле внутри диэлектрика | Влияние введения пластификаторов и твердых наполнителей на Тс и Тт полимеров |
| Газообразные диэлектрики | Зонная теория твердого тела |
