Основы диэлектрической спектроскопии. Гусев Ю.А. - 9 стр.

ГЛАВА 1



ТЕОРИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ В
СТАТИЧЕСКОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ


     Результаты теоретических и экспериментальных работ, посвященных
диэлектрическим свойствам диэлектриков, обобщены в нескольких книгах и
монографиях [5—21]. С целью раскрытия физического смысла приведенных в книге
экспериментальных и расчетных параметров в этой главе кратко рассмотрены основные
уравнения, описывающие диэлектрические свойства жидкостей. В ограниченном
объеме теоретической части невозможно подробно описать все физические и
математические допущения, лежащие в основе каждого уравнения. Эти вопросы
подробно рассмотрены в литературе.

                     1.1. Неполярные и полярные диэлектрики

     Электрический диполь — это пара зарядов, равных по абсолютной величине, но
противоположных по знаку и расположенных близко друг к другу.
     Дипольный момент — произведение величины одного заряда на расстояние между
ними:                                   r
                                   r
                                  μ = q⋅d      (1.1)
     Дипольный      момент    представляется     вектором,    направленным    от
отрицательного заряда к положительному. Дипольные моменты возникают при
асимметрии положительных и отрицательных зарядов в системе. Положительные
заряды связаны с ядрами атомов, т.е. они локализованы. Изменения плотности
положительных зарядов вызываются структурными трансформациями молекул
(локальные движения, вращение групп и т.д.). Изменения плотности отрицательных
зарядов в системе определяются электронами, которые делокализованы. Степень
делокализации зависит от химической структуры.
     Система из положительных и отрицательных зарядов, образуемая молекулой,
может рассматриваться как единый диполь или как система диполей, ориентированных
вдоль молекулярных осей или групп. Векторная сумма дипольных моментов этой
системы образует молекулярный дипольный момент

                                    r   N
                                          r
                                    M = ∑ μi   . (1.2)
                                        i


     Значения дипольных моментов принято выражать в следующих единицах: 10-18
электростатических единиц заряда на сантиметр. Эта единица называется "дебай" и
обозначается "Д".
     Все диэлектрики в зависимости от строения молекул можно разделить на две
большие группы - полярные и неполярные. В неполярных диэлектриках центры
положительных и отрицательных зарядов молекулы совпадают и ее дипольный
момент равен нулю. К неполярным молекулам относятся, например, СН4, ССl4, С6Н6.
     В полярных диэлектриках молекулы представляют собой диполи, обладающие
электрическим моментом, возникающим за счет смещения электрических зарядов из
положения равновесия в свободных атомах в результате химической связи (Н2О, НС1,
NН3 и т.д.). Молекулы-диполи полярного диэлектрика участвуют в тепловом движении.
                                                                                9