Fiind polarizare majoritatea dielectricilor este un coș electric de penetrare (dipolar) Moment permitivității în volumul datorită deplasării sarcinilor electrice legate de truc (taxe legate de atomi, molecule, o rețea cristalină), sub influența unui câmp electric extern.
Să ne explicăm mecanismul de pe un exemplu de polarizare atom de polarizare. Înainte de aplicarea sarcini pozitive și negative externe electrice c,mpuri VASTE în atom distribuit, astfel încât atomul extern se manifestă ca un electric neutru. Centrele de greutate al sarcinilor pozitive și negative, în acest caz, sunt aceleași.
Sub influența unui câmp electric extern simetrie în distribuția de încărcare este perturbată, există un moment de electroni indusă de izolare. Centrul de greutate al sarcinilor pozitive în timp ce deplasarea în direcția intensității câmpului extern, iar centrul de greutate al sarcină negativă - în direcția opusă. Un astfel de mecanism se numește polarizare polarizare electronică. Centrul de compensare de greutate al sarcinilor negative proporțional cu câmpul magnetic extern.
Să vedem cum este arătat acest mecanism pe dependența de timp a curentului electric de polarizare reședință într-o singură perioadă (Figura 7.1).
Figura 7.1 - variația în timp a polarizării dielectrice curent electric cu polarizare electronică
În primul trimestru al perioadei de intensitatea câmpului electromagnetic exterior crește continuu ously și la timpul t = T / 4 ajunge la maxim. Imediat după domeniul de aplicare a sarcinilor negative centroida-nitsya Discrepanța și debitul izolator printr-un curent relativ mare. Odată cu creșterea în continuare a centrului de compensare intensitatea câmpului de greutate în timp ce în creștere, dar mai lent, deoarece câmpul trebuie să depășească toată forța elastică mare. Prin urmare, curentul scade treptat. Când t = T / 4, curentul devine zero și deplasarea electronilor împotriva direcției capetelor de câmp exterioare. Din acest moment direcția de mișcare a electronilor se va schimba, deoarece forța elastică din cauza de a căuta să-și recapete poziția lor de pornire-ing. Prin urmare, cu scăderea intensității curentului câmpului extern curge în direcția inversă și, treptat, Uwe-lichivaetsya. Când t = T / 2 sunt centrele de greutate de încărcare în poziția inițială. În a doua perioadă de jumătate din procesul se repetă, cu diferența că taxele sunt deplasate în direcția opusă direcției de deplasare în prima perioadă de jumătate. Acest proces de pro-repetate periodic.
Timpul în care sarcinile de atomi capabile să reacționeze la câmpul vizual extern, este foarte mică și este de ordinul a 10 -15 secunde, reacția este aproape instantanee, astfel încât vectorul curent în conjugare vector înainte de 90 °.
În alte tipuri de polarizare acel timp, mai mult ca blana-depresionară polarizare este diferită. De multe ori este o chestiune de îndepărtare a particulelor mai grele, mediu fără opoziție. In astfel de cazuri, avansarea vectorului curent relativ la Men-ea tensiune vector de 90 °.
Oricare ar fi fizica mecanism pentru diferite tipuri de polarizare, polarizarea manifestată în exterior este întotdeauna același, și anume, ca spargerea simetriei distribuția sarcinilor electrice în di-electrice. Acuzațiile de semn opus pe exterior-LEM decalat față de pozițiile lor de echilibru, formează dipoli electrice ale căror câmp acționează spre cauzele și spo lor, care sunt în măsură să compenseze o parte a câmpului electric extern. asociații de teren de dipol al taxelor pe electrozii.
În general, polarizarea electrică este un fenomen complex, legat de diferitele mecanisme și polarizare TION ce au loc la nivel microscopic.
Mecanismul principal de polarizare poate fi considerat elastic CME a unei particule în dielectric. Polarizarea de acest tip este numit elastic. Când deplasarea elastică a electronilor din atomii vorbesc despre polarizarea electronilor elastic. Când deplasare elastică ioni opuse reciproc-zori conjugate în rețeaua cristalină a cristalelor ionice spun polarizare ionică elastic. În cazul deplasării pro-elastic încărcat oppositely particulelor în moleculă cu un permanent vorbi momentului dipol despre polarizarea dipol elastic. O trăsătură comună a acestor mecanisme de polarizare este faptul că polarizarea este foarte rapid și fără pierderi.
Se poate întâmpla ca momentul electric indus coș-apare ca rezultat al deplasării particulelor slab legate (electroni sau ioni) care nu sunt conectate prin forțe elastice, sau de-entatsii constantă dipoley ori în direcția câmpului extern. Reacția acestor particule de pe câmpul magnetic extern nu este la fel de rapid ca și cazul polarizării tipului elastic. După dispariția câmpului exterior-lea, particulele revin în poziția lor inițială nu este instantaneu, dar după o anumită perioadă de timp, și nu sub influența legăturii forțelor elastice, ca rezultat al mișcării termice aleatorii. Asemenea mehanizmypolyarizatsiinazyvayutsyarelaksatsionnymi și caracterizat prin aceea că, însoțită de pierderi de energie electrică și puternic depind de intensitatea mișcării termice, adică. E. Temperatura.
Aceste mecanisme de bază de polarizare, în unele cazuri speciale-Governmental adaugă anumite tipuri de polarizare - migrația și spontană.
Migrația este apariția indusă de polarizare Rowan momentului dipol datorită deplasării rândurilor libere zori, care nu au capacitatea de a neutraliza electrozii.
Aceste tarife sunt concentrate sub acțiunea unui câmp extern asupra barierelor-BLO kiruyuschih de natură diferită și formează o facturează spațială LARG al căror câmp exterior de polarizare se manifestă ca o formă specială. Acest lucru este tipic de dielectrici eterogene.
Orientarea polarizare spontană este spontan (spontan), format în direcția momentelor electrice câmpului electric lenii-extern. Acest lucru este tipic dintr-un material feroelectric.
Ambele tipuri speciale de polarizare sunt neliniare.
Pe caracterul de relaxare de polarizare poate vorbi în sens îngust și larg.
Într-un sens restrâns, se consideră polarizare polarizare relaxare, la care dependența de polarizare a timpului după aplicarea sau îndepărtarea câmpului dc extern este exponențială și este descrisă de expresiile (7.1) sau (7.2).
După aplicarea polarizării câmpului crește în timp
în care Pr (t) - relaxare polarizare la momentul t; Pr∞ (t) - polarizare de relaxare într-o stare de echilibru; T - constantă de timp; e - baza logaritmilor naturali (e = 2718).
După îndepărtarea exterioară relaxarea câmpului de polarizare scade conform formulei
Timpul de relaxare curbe schimbare de polarizare după aplicarea și îndepărtarea unui câmp extern este prezentată în figura 7.2.
Figura 7.2 - Timpul de schimbare a polyarizovannostipri natura relaxarea de polarizare:
a - în caz; B - Nerespectarea
Un parametru important al procesului de relaxare a polarizării este etsya T. constantă de timp este egal cu timpul în care relaxarea Zion polarizarea după îndepărtarea câmpului electric scade la 1 / e. adică până la aproximativ 37% din nivelul inițial. Nonpolar considerate dielectrici astfel de particule care neimeyut momentului dipol permanent și care poate avea loc numai momente de dipol induse de câmpul electric extern. Principala întrebare este dacă molecula de material polar sau nepolar face parte din natura relațiilor chimie-agenție și orientare dipol. Dacă aceste conexiuni fără un moment de dipol, care este pur covalente, sau în cazul în care o astfel de comunicare - cu un dipol momente de tranziție sunt orientate astfel încât să se anuleze reciproc; centrele de greutate ale charge-TION pozitive și negative în moleculele materialului sunt același material și este non-polar. În practică, materialele nepolare includ astfel de materiale polare în care polaritatea este foarte slab dezvoltată, adică, molecule mici au un moment de dipol permanent.
Pentru un material de izolare nepolare includ poli-etilen, politetrafluoretilenă, polistiren, parafină etc. Slabopolyar NYM a (mineral) ulei din petrol.
Astfel de materiale sunt considerate polare, molecule și fără a afecta câmpul electric extern are un moment de dipol electric (moment de dipol nativ sau permanent). Acest mall-Kula, în care atomii individuali sunt legați legături polare cu momente dipol reciproc necompensate obligațiuni.
Pentru materialele polare includ celuloză, clorură de polivinil, bifenili clorurate și altele.
polarizare dielectrică este indus dipol-moment de dielectric pe unitatea de volum, adică suma momentului de dipol elementar per unitate de volum la capacitatea unei polarizare dielectric poate fi caracterizat prin trei cantități -. polarizabilitatea și sensibilitate dielectric permeabilitate otnositelnoydielektricheskoy. Tehnica utilizată cel mai frecvent permitivitate relativă.
Polarizabilitatea asociată cu polarizabilitate dielectric
unde P - polarizarea; N - dipoli concentrație indusă; α - polarizabilitatea; E - intensitatea câmpului electric constant.
permitivitate relativă și constanta dielectrică a dielectricului asociate cu polarizabilitate
unde ε0 - constanta dielectrică (ε0 = 8854 · 10 -12 F / m); - permitivitatea relativă a-TION; - susceptibilitatea dielectrică.
Dintr-o comparație a expresiilor (7.3) și (7.4) urmează relația dintre permitivitatea relativă, permitivitate relativă și polarizabilitatea dielectric