Физический смысл мнимой части диэлектрической проницаемости

Как было отмечено ранее, в диспергирующих средах диэлектрическая проницаемость зачастую величина комплексная. Записать её можно в следующей форме:

Как известно, в любой среде электрическое поле вызывает два вида потерь: потери проводимости и диэлектрические потери. Первый вид потерь характерен для металлов и материалов, хорошо проводящих электрический ток, а также изоляторов на низких частотах и в полях, не изменяющихся со временем. Второй тип потерь связан с трением заряженных частиц друг о друга и при смещении заряженных частиц в случае воздействия на вещество непостоянного электрического поля. Наблюдается явление диэлектрического гистерезиса, отставание по фазе векторов поляризованности диэлектрика и электрического смещения от вектора напряженности электричеокого поля .

Представим материальное уравнение для комплексного вектора электрической индукции в виде

(3.2)

(3.3)

Здесь – тангенс угла диэлектрических потерь.

Перепишем роторное уравнение Максвелла из микроскопической электродинамики для

Раскрыв скобки и вынеся iω за скобку, получим:

iω (3.4)

(3.5)

Величина (3.5) характеризует комплексную абсолютную диэлектрическую проницаемость. Есть и относительная комплексная диэлектрическая проницаемость:

В роторном уравнении – ток проводимости, сторонние токи .

Мнимая часть, стоящая при i в последнем выражении, является отрицательной, что показывает знак «минус». Она соответствует двум видам потерь – поляризационным, в которые входит тангенс угла диэлектрических потерь, и потерям на электрическую проводимость . Вещественная часть комплексной абсолютной диэлектрической проницаемости равна абсолютной диэлектрической проницаемости материала.

Заключение

1. Диэлектрическая проницаемость ­– коэффициент, входящий как в запись закона Кулона и показывающий, во сколько раз сила взаимодействия двух электрических зарядов в этой среде меньше, чем в вакууме.

2. Диэлектрическую проницаемость делят на абсолютную и относительную. Абсолю́тная диэлектри́ческая проница́емость – величина, показывающая зависимость электрической индукции от напряжённости электрического поля. Относительная диэлектрическая проницаемость (ε)- число, показывающее во сколько раз кулоновская сила в вакууме больше такой же силы в данной среде: ε = F_вак/F_ср. Зависит от материала среды.

3. Вследствие анизотропии плазмы диэлектрическая проницаемость в плазме является тензором второго ранга, компоненты которого представляют собой комплексные величины.

4. Физические основы появления дисперсии в среде заключены в инерционности движения заряженных частиц под действием электромагнитного поля.

Список литературы

1. Федорченко А. М. Теоретическая физика. Классическая электродинамика. / А. М. Федорченко. – «Вища школа». – 1988. – С. 279.

2. Семенов Н. А. Техническая электродинамика. / Н. А. Семенов. – «Связь». – 1973. – С. 480.

3. Кролл Н. Основы физики плазмы. / Н. Кролл, Трайвелпис А. – «Мир». – 1975. – С. 528.