Изучаем поляризованность диэлектриков
Содержание
К диэлектрикам относят вещества, которые не проводят ток при обычных условиях. Это обусловлено их высоким удельным сопротивлением. Оно возникает из-за того, что на поверхности диэлектриков нет частиц, которые могли бы стать носителями заряда. Однако у диэлектриков есть другая интересная особенность — поляризуемость.
Виды диэлектриков
Выделяют две группы диэлектриков.
Неполярные или нейтральные диэлектрики состоят из молекул, внутри которых центры тяжести частиц с плюсовым и минусовым зарядом не совпадают. Поэтому молекулы не обладают собственным электрическим моментом. Если внешнее электрополе отсутствует, то положительные и отрицательные заряды внутри молекул располагаются симметрично. При наличии внешнего поля заряды смещаются от своего исходного положения равновесия, поэтому молекулы неполярного диэлектрика превращаются в диполи с электрическим моментом, пропорциональным напряженности приложенного электрополя. Эти диполи ориентируются параллельно полю.
Молекулы полярных (дипольных) диэлектриков имеют собственный электрический момент, то есть, молекулы являются полярными. Это связано с тем, что им свойственно асимметричное строение, центры масс их отрицательных и положительных зарядов не совпадают. При отсутствии внешнего электрополя диполи ориентированы хаотично. В противном случае возникает их частичная ориентация. Вследствие этого процесса на поверхности диэлектрика скапливаются нескомпенсированные связанные заряды, способствующие образованию поля, направленного навстречу приложенному внешнему полю.
Что такое поляризация
Диэлектрическая поляризация — явление, при котором электронная плотность в молекуле смещается к одному или нескольким атомам под действием электрического поля, а при его отсутствии наблюдается спонтанная поляризация.
Поляризация диэлектриков под действием электрического тока происходит из-за разной электроотрицательности атомов в молекуле, то есть, способности частицы притягивать к себе электроны. Смещение электрозарядов внутри вещества приводит к тому, что дипольные моменты всех молекул суммируются, то есть, вещество приобретает суммарный дипольный момент. Его значение пропорционально электрополю, присутствующему в диэлектрике. Это поле, называемое макроскопическим, появляется при воздействии внешнего поля, но отличается от него.
Поляризация характеризируется количественной величиной, получившей название вектор поляризации. Если вещество или внешнее электрополе неоднородны, то в разных зонах диэлектрика степень поляризации также будет разной.
Некоторые вещества поляризуются и при отсутствии внешнего воздействия. Это объясняется наличием доменов — областей, которые всегда обладают электрическим моментом. При этом суммарный вектор всегда равен нулю. Вещества с такими свойствами называют сегнетоэлектриками.
Чем поляризованность отличается от поляризации
Поляризация — явление, а поляризованность диэлектриков — векторная величина, которая нужна для количественного описания поляризации. Поляризованность диэлектрика — это геометрическая сумма дипольных моментов молекул, составляющих единицу объема вещества. В СИ единицей измерения этой величины является Кл/м2.
Поляризованность зависит не только от дипольного момента, но и от напряженности электрического поля E, причем эта зависимость линейная.
Загрузка...
