Поляризация диэлектриков, виды поляризации

Мы знаем, что диполи, помещенные во внешнее электростатическое поле, стараются расположиться по полю (т. е. так, чтобы момент элек-

трических сил, действующих на них, был равен нулю: M = p_eEsin =

= 0	= 0). Рассмотрим, как ведут себя различные диэлектрики во
внешнем электростатическом поле.
Полярные диэлектрики. Полярные молекулы имеют дипольный
момент
pe .В отсутствие внешнего поля благодаря тепловому движе-

нию дипольные моменты расположены беспорядочно. Под действием поля дипольные моменты p_e всех молекул повернутся так, что их оси

расположатся приблизительно вдоль направления внешнего поля

(рис. 2.5.1).

Однако тепловое движение молекул препятствует строгой ори-ентации их дипольных моментов. В результате преимущественной

ориентации дипольных моментов молекул вдоль поля на противопо-ложных гранях возникают поляризационные заряды разных знаков, тогда как внутри диэлектрика заряды разных знаков в среднем ском-пенсированы. Такого рода поляризация называется ориентационной

(или дипольной) поляризацией.

p_e

E

Рис. 2.5.1

Неполярные диэлектрики. Если неполярная молекула в отсутствиеполя не имеет дипольного момента, то под действием внешнего поля положительное ядро молекулы смещается в направлении электриче-ского поля, а электронные оболочки – в обратном направлении (рис. 2.5.2). Поэтому молекула приобретает дипольный момент p_e ,

который будет пропорционален напряженности Е внешнего поля. Та-кие диполи, возникающие при «деформации» атомов и молекул во внешнем поле, называются квазиупругими диполями. Их дипольный момент равен:

pe 0 E,

(2.5.1)

где = 4 r³ – поляризуемость молекулы, м³; r – радиус молекулы.

p_e

E

Рис. 2.5.2

В результате на противоположных гранях диэлектрика появятся разноименные поляризационные заряды. Такого рода поляризация на-

зывается электронной поляризацией.

Ионно-кристаллические диэлектрики. В случае ионно-кристалли-

ческих диэлектриков положительные ионы кристаллической решетки сместятся в направлении поля, а отрицательные ионы – в противопо-ложном направлении, т. е. их подрешетки как бы сдвинутся относи-тельно друг друга на некоторую величину (рис. 2.5.3). В результате весь образец приобретет результирующий дипольный момент. На противоположных гранях кристалла возникнут нескомпенсиро-ванные поляризационные заряды противоположного знака. Такого ро-да поляризация называется ионной поляризацией.

E

Рис. 2.5.3

Таким образом, с микроскопической точки зрения под поляриза-цией понимают процесс ориентации диполей во внешнем электриче-ском поле или появление под воздействием внешнего электрического поля ориентированных по полю диполей.

Лекция № 5

2.6. Диэлектрическая восприимчивость полярных и неполярных диэлектриков.

2.7. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике. Вектор электрического смещения.

2.8. Диэлектрическая проницаемость среды.

2.9. Условия на границе раздела двух диэлектрических сред.