1 Механизм поляризации
Основным свойством ЭТМ является способность поляризоваться под
действием внешнего электрического поля и в электрических конденсаторах
диэлектрик способен создавать электрическую емкость..
Поляризация диэлектрика- ограниченное смещение связанных
электрических зарядов или ориентация диполей под действием внешнего
электрического поля.
Процесс поляризации можно выяснить, представив Д. в виде пластины,
помещенной между двумя металлическими электродами, образующими
электрический конденсатор, к которому подводится постоянное электрическое
напряжение. В любом веществе кроме свободных зарядов всегда имеются
связанные положительные и отрицательные заряды. При отсутствии вн.эл поля
каждый элемент объема Д. не имеет эл. момента и алгебраическая сумма зарядов
всех молекул Д в данном объеме=0 и центры тяжести пол.и отр. Зарядов
совпадают в пространстве. Под действием электрического поля связанные заряды
в Д. смещаются из своих равновесных состояний: положительные в направлении
вектора напряженности поля Ē, отрицательные– в обратном направлении. В
результате каждый макроскопический объем Д. приобретает некоторый
наведенный(индуцированный) электрический момент, которым до воздействия
внеш. эл. поля Д. не обладал.
Состояние Д., находящегося под воздействием вн.эл. поля описывается2
векторными величинами:
- напряженностью эл. поля Е;
- поляризованностью Р.
Напряженность эл поля характеризует силовое действие эл. поля на
электрически заряженные тела или частицы.
Количественно интенсивность поляризации определ. поляризованностью Р.
У обычных(линейных) Д поляризованность пропорциональна
напряженности вн. эл поля.
Р=ε0⋅χ⋅Ε. (1)
ε0⋅χ(Ф/м) наз. абсолютной диэлектрической восприимчивостью
χ(хи) – электрическая восприимчивость(коэф. пропорциональности).
Кроме поляризованности и напряженности эл.поля вводят еще одну
векторную величинуD электрическое смещение(электрическую индукцию). Это
2
геометрическая сумма напряженности эл.поля в данной точке Д, умноженного
на электрическую постоянную, и вектора поляризованности в той же точке.
D=ε0⋅Ε+Р. (2)
В технике, рассматривая способность материала к поляризации, используют
другой безразмерный параметр ε- относительную диэл. проницаемость.
ε⋅=1+χ, иD=ε0⋅ε⋅Ε. (3)
Для всякого вещества ε>1, лишь для вакуума=1 у большинства газов и
паров она близка к1.
Относительная диэлектрическая проницаемость ε является безразмерной и показывает, во сколько раз сила взаимодействия двух электрических зарядов в среде меньше, чем ввакууме. Эта величина для воздуха и большинства других газов в нормальных условиях близка к единице (в силу их низкой плотности). Для большинства твёрдых или жидких диэлектриков относительная диэлектрическая проницаемость лежит в диапазоне от 2 до 8 (для статического поля). Диэлектрическая постоянная воды в статическом поле достаточно высока — около 80. Велики её значения для веществ с молекулами, обладающими большим электрическим дипольным моментом. Относительная диэлектрическая проницаемостьсегнетоэлектриков составляет десятки и сотни тысяч.
Абсолютная диэлектрическая проницаемость в зарубежной литературе обозначается буквой ε, в отечественной преимущественно используется сочетание , где —электрическая постоянная. Абсолютная диэлектрическая проницаемость используется только с системе СИ, в которой индукция и напряжённость электрического поля измеряются в различных единицах. В системе СГС необходимость в введении абсолютной диэлектрической проницаемости отсутствует. Абсолютная диэлектрическая постоянная (как и электрическая постоянная) имеет размерность L−3M−1T4I². В единицах Международной системы единиц (СИ): []=Ф/м.
