Основы диэлектрической спектроскопии. Гусев Ю.А. - 10 стр.

В результате теплового движения электрические моменты диполей полярного
диэлектрика хаотически распределены по направлениям, и векторная сумма
дипольных моментов равна нулю.

                            1.2. Поляризация диэлектриков

     При внесении диэлектрика в электрическое поле происходит процесс поляризации
диэлектрика. Поляризация диэлектрика вызывается смещением электрических
зарядов под действием сил внешнего и внутреннего электрических полей. Поэтому в
любом элементарном объеме диэлектрика возникает отличный от нуля суммарный
дипольный момент. Диэлектрик, находящийся в таком состоянии, называется
поляризованным. При этом на поверхности диэлектрика или в его объеме
образуются связанные электрические заряды. Поверхностные заряды образуют как бы
заряженный конденсатор, который создает электрическое поле в вакууме,
направленное противоположно направлению внешнего поля. Это поле называется
деполяризующим полем. Под действием электрического поля связанные заряды могут
лишь немного смещаться из положения равновесия, т. к. не могут покинуть пределы
молекул, в состав которых они входят.
     Состояние поляризованного диэлектрика характеризуется векторной величиной,
называемой поляризованностью P:

                               r   1   N
                               P=
                                  ΔV
                                       ∑μ
                                       i =1
                                              i
                                                  ,   (1.3)


где P — поляризованность, ∆V — объем, N — число диполей в объеме ∆V, μi —дипольный
момент i-го диполя.
     Рассмотрим конденсатор из плоскопараллельных пластин с площадью S и
расстоянием между пластинами d. Предположим, что распределение плотности
зарядов однородное по всему объему диэлектрика. В электрическом поле общий
                      r
дипольный момент M электрических диполей диэлектрика, заполняющего объем V
между пластинами, можно представить в виде
                                 r    r
                               M = P ⋅ S ⋅ d . (1.4)
     Так как V=S d, то              r
                                r M
                               P=        .         (1.5)
                                   V

      Вектор поляризации может быть определен как момент электрических диполей в
единице объема диэлектрика.
                                                   r
      Установим связь между поляризованностью P и поверхностной плотностью
σ' связанных зарядов, расположенных на поверхности диэлектрика. Вырежем в плоской
пластине диэлектрика элементарный объем в виде цилиндра вдоль силовых линий поля,
перпендикулярных граням диэлектрика. Пусть площадь торцевых поверхностей
цилиндра ΔS, поверхностная плотность связанных зарядов σ'. На торцевых поверхностях
выделенного объема будут сосредоточены связанные заряды (рис. 1)

                                   Δq = σ ′ΔS (1.6)


разного знака. Эти заряды создают в цилиндре электрический дипольный момент,

                                                                                 10