Вектор электростатической индукции

В изотропных диэлектриках вектор Д совпадает с вектором напряженности поля.

Если диэлектрика нет

Поляризация диэлектриков, все виды.

В отсутствие внешнего поля дипольные моменты диэлектрика или равны нулю, у которых центры тяжести совмещены или распределены по различным направлениям в пространстве, также усредняя суммарный момент до нуля.

Существуют диэлектрики, у которых имеет место быть и в отсутствии поля.

Если диэлектрик помещен во внешнее поле, то он поляризуется. Это означает, что результирующий момент становится отличным от нуля.

Виды поляризации: 1. Поляризация при деформации.

2. Ориентационная (дипольно-релаксационная) поляризация.

3. Объемная поляризация.

________________________________________________

Поляризация при деформации.

Характерен для ионных диэлектриков и для части молекулярных

В результате появляется двойной электрический слой, который является следствием деформации сдвига положительных и отрицательных ионов.

Раздвижение зарядов будет происходить до тех пор, пока сила, вызывающая перемещение не уравновесится внутренней упругой силой взаимодействия.

При этом электрон и протон образуют диполь.

n – концентрация молекул.

m – масса колеблющегося тела.

- собственная частота колебаний.

Очевидно, при и колебаний с частотой w вследствие резонанса удельный дипольный момент резко возрастает. Тогда возрастает и

Характерная особенность – независимость от температуры.

________________________________________________

Ориентационная поляризация.

Характерен для молекулярных диэлектриков, но для таких

Действия внешнего поля на такую молекулу (полярную) сводятся к стремлению повернуть молекулу так, чтобы дипольный момент установился по направлению полю.

Работа по переориентации диполя:

Тепловые колебания между различными уровнями энергии подчиняются статистике Больцмана.

Отношение концентрации молекул по полю и против поля.

Следует, что для полярных молекул сильно зависит от температуры.

Очевидно, если на такой диэлектрик положить новое поле, то диполи перейдут в новое положение за определенное время – время релаксации.

Дипольный диэлектрик – диссипативная система.

Механизм диссипации – трение между молекулами.

Потери будут велики, если время релаксации будет равно периоду колебаний молекул.

________________________________________________

Объемная поляризация.

Любой диэлектрик не является идеальным:

1. Либо имеются свободные заряды внутри него – «плохой проводник».

2. Либо имеются заряды, которые могут перемещаться, не переходя при этом на электроды.

Пьезоэффект.

Некоторые кристаллы, не имеющие центросимметрии, при деформации также поляризуются. Это явление – пьезоэффект (прямой пьезоэффект).

При этом величина поляризации оказывается пропорциональна величине деформации, следовательно пропорциональна и механическому напряжению.

Кроме того, при изменении деформации знак поляризации тоже меняется на обратный.

Примечание автора. Далее на примере кристалла кварца рассматриваются 2 вида пьезоэффекта – продольный и поперечный.

Продольный. Если из кристалла вырезать пластинку , перпендикулярную кристаллу … графической оси У, подвергнуть сжатию вдоль этой оси.

Поперечный. Подвергнем растяжению вдоль оси Х.

Для практического использования пьезоэффекта на кристалл накладывают металлические обкладки и включают замкнутую цепь. В цепи будут возникать импульсы тока.

Объяснение этого эффекта. Решетку кристалла можно представить в виде целого атома или группы атомов более простых решеток, которые как бы вставлены друг в друга.

При деформации происходит сдвиг простых решеток друг относительно друга, что вызывает появление у кристалла дипольного момента.

Наблюдается и обратный пьезоэффект. Поляризация сопровождается механическими деформациями. Если на обкладки подать напряжение, то пластины будут растягиваться или сжиматься вдоль Ох, и сжиматься или растягиваться вдоль Оу. Возникнут колебания.