Поляризація діелектриків

При відсутності зовнішнього електричного поля в діелектриках, де немає мимовільної поляризації, у кожному елементі обсягу через хаотичну орієнтацію електричних моментів молекул й їхньої взаємної компенсації сумарний електричний момент буде дорівнює нулю. Під дією електричного поля відбувається зсув зв'язаних зарядів щодо своїх стійких положень на невеликі відстані, тобто відбувається орієнтація зв'язаних зарядів зовнішнім електричним полем. Це явище називається поляризацією.

За рахунок упорядочивания розташування зв'язаних зарядів кожен

мікроскопічний елемент обсягу буде мати електричний момент, відмінний від нуля й рівний сумі всіх електричних моментів молекул, що перебувають у цьому обсязі.

Таким чином, електрична поляризація - це стан речовини, при якому електричний момент деякого його обсягу відмінний від нуля.

На рис. 2.2 схематично показане розташування молекул діелектрика в неполяризованому (а) і поляризованому (б) станах.

Рис. 2.2. Розташування зарядів у діелектрику: а - при відсутності зовнішнього поля; б - при додатку зовнішнього поля.

За рахунок орієнтації молекул в обсязі діелектрика виникає внутрішнє електричне поле напруженістю Е_вн, що спрямовано проти зовнішнього поля Е.

В результаті сумарне поле в діелектрику Eд буде дорівнює:

Eд = E-E_вн>0.

(1)

1)Для кількісної оцінки здатності діелектрика поляризуватися або ступеня поляризації користуються макроскопічною характеристикою (параметром), називаною діелектричною проникністю ε.

Розрізняють абсолютну ε* і відносну ε діелектричні проникності. Вони зв'язані співвідношенням

ε * = ε ε₀,

(2)

де ε₀- електрична постійна, рівна 10^-9 / 36π Ф/м = 8,85^-12 Ф/м = 8,85 пф/м.

У техніку користуються відносною діелектричною проникністю, що є безрозмірною величиною й визначається співвідношенням

б = ε */ ε₀.

(3)

З іншого боку, відносна діелектрична проникність ε показує, у скільки разів послабляється зовнішнє поле в діелектрику за рахунок поляризації (через виникнення внутрішнього поля), тобто

(4)

При розгляді двох однакових по розмірах плоских конденсаторів і визначенні їхньої ємності, коли між обкладками одного з них перебуває діелектрик, а в іншого - вакуум, можна показати, що ємність конденсатора з діелектриком Сд за рахунок поляризації більше, ніж ємність конденсатора С₀ без діелектрика, де немає поляризації. Отже, відносна діелектрична проникність показує, у скільки разів збільшується ємність конденсатора з діелектриком у порівнянні з конденсатором того ж розміру без діелектрика:

ε = Сд/С₀.

(5)

Ємність плоского конденсатора розраховується по формулі

C = ε ε₀S/d,

(6)

Звідки

ε = Cd/ ε₀S.

(7)

Отже, знаючи площу обкладок S, відстань між обкладками d і вимірявши величину ємності С, можна експериментально визначити значення е для діелектричного матеріалу, використовуваного в даному конденсаторі. Такі виміри й розрахунки проводяться в даній роботі.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Діелектрики, молекулярна будова, електричний момент	\|	Види поляризації діелектриків

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.