ПОЛЯРИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИКОВ

Диэлектрики практически не содержат свободных зарядов, однако любое вещество состоит из электрически заряженных частиц, которые находятся в связанном состоянии. При помещении в электрическое поле они смещаются на небольшие расстояния, что в свою очередь приводит к возникновению своего собственного электрического поля вещества направленного против внешнего электрического поля. Таким образом, результирующее поле оказывается ослабленным. Величину, во сколько раз ослабляется электрическое поле в веществе по сравнению с полем в вакууме, называют диэлектрической проницаемостью материала. А процесс смещения связанных зарядов, приводящий к возникновению собственного поля вещества называют поляризацией.

Рис.5. Диэлектрик, помещенный в электрическое поле Ео.

Рассмотрим диэлектрик, помещенный между обкладками конденсатора (рис.5.). Заряды на обкладках создают электрическое поле Е_о . Под действием этого поля связанные заряды внутри диэлектрика смещаются и создают собственное поле Е₁, направленное против внешнего . Результирующее электрическое поле в диэлектрике Е_Д равно разности:

, (1.4)

Тогда отношение

_, (1.5)

будет равно диэлектрической проницаемости среды e. Эта величина безразмерная и характеризует диэлектрические свойства материала.

Найдем емкость такого конденсатора с диэлектриком по формуле

, (1.6)

Подставим напряженность поля, используя соотношение U= d Е_Д , и (1.5) , преобразуем

где U_о – напряжение конденсатора без диэлектрика, С_о – емкость конденсатора без диэлектрика.

Или

(1.6)

Получаем таким образом, что емкость конденсатора с диэлектриком возрастает в e раз.

Количественно состояние поляризации характеризует вектор поляризации P, который равен суммарному электрическому дипольному моменту единицы объема вещества

, (1.7)

где p_i – дипольные моменты частиц вещества, V – его объем.

В зависимости от природы смещающихся частиц и строения молекул материала поляризация подразделяется по механизму на

1. электронную(ε = 1,5-2,5)

2. ионную (ε = 5-15)

3. дипольную (ε = 2-5)

4. спонтанную (ε = 10²-).