Электронная поляризация

Электронная поляризация возникает в результате смещения электронных облаков относительно центра ядер атомов или ионов под действием электрического поля. Наблюдается во всех без исключения диэлектриках, а в неполярных материалах является единственным видом поляризации. Происходит электронная поляризация практически мгновенно - за время 10^-14 - 10^-16 с. После выключения электрического поля энергия, затраченная на поляризацию, возвращается источнику электрической энергии, так как деформированные оболочки атомов и ионов возвращаются в прежнее положение. Таким образом, эта поляризация происходит без потерь энергии. Вместе с ионной поляризацией она составляет группу «упругих» или быстрых видов поляризаций.

Электрический момент р, приходящийся на одну частицу (атом, ион) для не слишком больших полей, пропорционален напряженности поля

p = α_э • E. (7)

Коэффициент α _э называется электронной поляризуемостью. Для многих диэлектриков, таких как газы, неполярные жидкости можно легко установить взаимосвязь между макроскопическим параметром диэлектрической проницаемостью — ε и микроскопическим параметром — поляризуемостью α _э, используя, приведенные в разделе «Поляризация» формулы p = α_э • n • E = ε₀ ( ε - 1 ) • E , откуда

ε = 1 + n • α_э / ε₀ , (8)

Поляризуемость частиц от температуры не зависит, но диэлектрическая проницаемость, как видно из последней формулы, зависит от числа частиц в единице объема n, которое уменьшается с повышением температуры из-за теплового расширения диэлектрика.

В температурной зависимости ε неполярных диэлектриков резкое уменьшение ε с температурой наблюдается при переходах вещества из одного агрегатного состояния в другое — из твердого в жидкое и из жидкого в газообразное. Диэлектрическая проницаемость ε неполярных диэлектриков близка к квадрату коэффициента лучепреломления диэлектрика (следствие уравнения Максвелла) . Так как время установления поляризации у таких диэлектриков очень мало, их ε не зависит от частоты вплоть до очень высоких частот, порядка 10¹⁴—10¹⁶ Гц. При таких частотах будет наблюдаться резонансная поляризация (см. рис. 4).

Большие отличия ε от ν² свидетельствуют о том, что кроме электронной в веществе возникают другие виды поляризации.