Физика проводников и диэлектриков. Плотников В.П. - 46 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Θ
Θ
d
E
r
p
r
0
2
.
6
.
Р
ис
R
E
p
r
EnP
rr
+ε
α=
3
2
. (6.22)
Записав это уравнение в виде
)2(
1
3
+ε
=α
E
P
n
r
(6.23)
и подставив в него полученное из (6.18) отношение
)1(
0
−εε=
E
P
r
, (6.24)
окончательно выразим соотношение Клаузиуса-Мосотти, связывающее микроскопическое понятие
атомной поляризации с макроскопической диэлектрической проницаемостью:
+ε
−ε
ε=α
2
1
3
0
n . (6.25)
Для анизотропных тел эта взаимосвязь имеет более сложный характер.
Следует отметить, что в переменных электрических полях поляризация не успевает следовать за
изменением поля, так как смещения зарядов инерционны. В результате между колебаниями векторов
P
и
E
r
появляется разность фаз.
Диэлектрическая проницаемость в этом случае зависит от частоты колебаний
ω и является ком-
плексной величиной:
)()()( ωε
′′
+
ω
ε
′
=
ω
ε
i . (6.26)
Более подробный анализ зависимости (6.26) выходит за рамки нашего курса.
6.3 МЕХАНИЗМЫ ПОЛЯРИЗАЦИИ В ДИЭЛЕКТРИКАХ
В зависимости от строения атомов или молекул диэлектрика выделяют три механизма поляризации:
дипольная ориентация, электронная поляризуемость и ионная поляризуемость. Рассмотрим данные ме-
ханизмы на атомарном уровне.
6.3.1 Дипольная ориентация
Как было отмечено выше, существуют молекулы, изначально имеющие постоянный дипольный
момент. Это ассиметричные молекулы, у которых центры распределения (тяжести) положительных и
отрицательных зарядов не совпадают, т.е. они эквивалентны электрическому диполю.
Из-за теплового движения дипольные моменты молекул в обычном состоянии ориентированы хао-
тично.
В электрическом поле такие дипольные молекулы поворачиваются
под действием возникающего вращающего момента пары сил, и их
моменты ориентируются по полю. Этот процесс принято называть
дипольной ориентацией или параэлектрической восприимчивостью.
Описанная ситуация скорее характерна для газов и отдельных
молекул. В кристаллическом теле молекулы взаимосвязаны между собой
и свободного их поворота быть не может. Поворот происходит скачкооб-
разно от одних стабильных положений к другим. Однако
приближение свободного поворота широко используется в описании
параэлектрических и парамагнитных явлений.
В процессе поляризации полярных диэлектриков происходят два
противоборствующих процесса – ориентация диполей силами электрического поля и разориентация за
счет хаотического теплового движения и столкновения молекул между собой.
На рис. 6.2 в объеме диэлектрика выделена сфера радиуса
R
и построены два конуса с образующи-
ми, составляющими с вектором электрического поля
E
углы
Θ
и
Θ
+
Θ
d . Эти конусы вырезают на сфе-
ре кольцо шириной ΘRd и площадью
Рис. 6.2

Страницы