Диелектрици в електрическото поле - studopediya

2.1.Elektricheskoe поле в материята. Диелектрици. Поляризация на диелектриците. вектор поляризация. В диелектрична податливостта на веществото. Диелектрична константа на материала. Поляризуемост.

Според закона за запазване на електрическия заряд на тялото, ако няма пренос на заряд от други органи, не може да се появи на таксата със същия знак. Ако една част от проводника в електрическо поле е имало положителен електрически заряд, от друга страна трябва да се появи, равен по модул отрицателен електрически заряд.

Ако електрифициране на проводящ тялото, сили за отблъскване между еднаквите заряди, тласкат ги към повърхността на тялото. Оставете повърхността на проводник свободни електрически заряди не може, тъй като те са действали кулон сила атракция на обратен знак такси, които съществуват в проводника. Безплатни таксуване вече не се преместват по повърхността на тялото проводим за постигане на такова разпределение, при което електрическо поле вектор във всяка точка перпендикулярно на повърхността на тялото. Следователно повърхност електрическото поле на проводимата тялото на всяка форма е изравняване. Всички точки в проводници имат същия потенциал равен на потенциала на повърхността си.

Материали наричат ​​диелектрици, които при нормални условия не провежда електрически ток. Съгласно концепцията на класическата теория на диелектрици състои от електрически неутрални молекули, така че разделянето на диелектричната тялото в електрическо поле в две части, всяка от които е неутрална, тъй изолатор не съдържа свободни носители такса. Всички електрони са свързани към техните атоми. Специфична електрическо съпротивление на диелектрични обхвати (10 6 -10 15) ома · м. В първо приближение може да се счита за неутрална молекула като електрически диполен момент с електрически. Когато Q - общият заряд на всички атомните ядра на молекулата - вектор, съставен от "център на тежестта" на електроните в молекулата в центъра на положителните заряди на ядрата.

Има три вида изолатори: неполярен, полярни и йонни. Наречен неполярен диелектрик с неполярни молекули, т.е. молекули, "центрове на тежестта" на положителни и отрицателни заряди са равни () и диполни моменти на молекулите са равни на нула (в отсъствие на външно електрическо поле). Това е молекула с симетрична структура. Такива, например, молекулите на Н2. N2. O2. CCl4 и сътр. Polar наречен диелектрик с полярни молекули, т.е. молекули с ненулеви диполни моменти в отсъствието на външно електрическо поле. Такива молекули имат асиметрична структура, като Н 2О, алкохоли, поливинил хлорид, и т.н. NE-йонна изолатори lyayutsya твърди диелектрици с йонната решетка.

Е (деформиране) поляризация. , Е (деформация), поляризацията наблюдава в неполярни диелектрици. Под влияние на външен електрическо поле на молекули диелектрици от този тип се деформира елек-тронни орбити, т.е. преместване на центровете на положителните и отрицателните заряди на молекула спрямо друго. Така молекули придобиват индуцирана диполен момент. Термичната движение на молекули с не оказва влияние върху размера на диполен момент на молекули и тяхната ориентация по отношение на външното поле. Да разгледаме електронен поляризация атомен водород.

Водороден атом, поставен в електрическо поле се деформира така, че центровете на положителен и отрицателен заряд на разстояние. Където атомът придобива диполен момент. На Силите на електрон привличане към ядрото, и сила, упражнявана от електрическо поле. В същото време, къде. F на сила е следователно центростремителна. От сходството на триъгълници и ние имаме. - Кулон сила, докато слабите външни електрически полета () да получат. С оглед на това експресия на диполен момент на атома под формата :. .Velichinu наречен поляризуемост атом, Е - получената напрегнатостта на полето равна на вектор сумата на външното поле и областта, генерирани от поляризиращи диелектрични атоми. По този начин, индуциран дипол момента на атома в слаби електростатично поле е пропорционална на получената поле :.

Диелектрик поляризация (поляризация вектор) количество наречен брой е равен на общия диполен момент на единица обем вещество :.

За неполярен диелектрик поляризация вектор е равен. където - диелектрична константа на веществото.

Диелектрична константа - на безразмерна величина, показваща колко пъти електрическото поле е отслабена диелектрици. при което - електрическа напрегнатост на полето в отсъствието на диелектрични, - напрегнатостта на полето в диелектрика.

Диелектрична константа е свързана с диелектрик податливостта на следната формула :.

Ориентация поляризация: Когато поставя полярен диелектрик в електростатичното поле на диелектричните молекули с диполен момент, поле оказва ориентиране действие, с цел да се позиционират дипол моменти на молекулите по полето. Това предотвратява случайни топлинна движение на молекулите, което води до хаотично разпространение в посоките на моменти дипол. Резултатът е преференциално ориентация на диполни моменти по полевите се увеличава с увеличаване на поле и намаляване на температурата, и изчезва, когато областта.

На такси полярна молекула с диполен момент на диелектрика от акт областта сили, които създават въртящ момент в сравнение с центъра на дипол (точка О). има за цел да ориентира ги успоредно на терена.

Йонна поляризация. , Йонийски поляризация се наблюдава в твърди диелектрици с йонната решетка. Такова изолатор може да бъде представена чрез набор от две sublattices, състояща се от положителни и отрицателни йони. външно електрическо поле предизвиква изместване на sublattice положително заредена в посока на полето, и срещу отрицателно зареден поле. В резултат на това на диелектрик napoverhnostyah като обвързани такси.

Обобщавайки, можем да кажем, че поляризацията е явление, свързано с появата на обвиненията на повърхността на диелектрика поставен в електрическо поле.

2.2. Гаус теорема за диелектрици. Условия в интерфейса на две изотропно диелектрици.

Нахранете електростатично поле в диелектрик изместване вектор чрез произволна затворена повърхност е равен на алгебричната сума на лишените от свобода в рамките на повърхностни свободни електрически заряди на :. при което - алгебрични сумата на затворници в затворена повърхност S и наличните електрически серия; - компонент на вектора в посока перпендикулярна на повърхността; ,

Условия при взаимодействието между две изотропно диелектрик медии (и които пропускливост) при липса на свободни таксите на интерфейса :. където - съответно тангенциални и нормални компоненти на вектори.

Ferroelectrics - диелектрици с определен обхват от температури спонтанно (спонтанно) polarisability, т.е. polarisability в отсъствието на външно електрическо поле.

При отсъствие на външно електрично поле е фероелектрична, така да се каже мозайка от домейни - региони с различни посоки polyarizovinnosti. Тъй съседните домени, тези посоки са различни, общата диелектрик диполен момент е нула. Когато правите фероелектрична във външно поле преориентацията на диполни моменти на домейните в областта, и по този начин възникнали общо електрически poledomenov ще запази някои от ориентацията им, и при прекратяване на външното поле. Следователно segietoelektriki имат ненормално високи стойности на ди-електрически константа (сол на Рошел за, например, 10 4).

Фероелектричен свойства са силно зависими от температурата. За всеки фероелектрична има определена температура, над която неговите необичайни свойства изчезват, и тя се превръща в обикновена изолатор. Тази температура се нарича точката на Кюри. Обикновено има само една точка фероелектричен Кюри, изключението е lishsegnetova сол (-18 и + 24 ° С) и съединение изоморфни с него. В ferroelectrics близо до точката на Кюри също се наблюдава рязко покачване на топлинен капацитет. Превръщането на фероелектричен материал по конвенционален изолатор, което се случва в точката на Кюри, е съпроводено с фазов преход от тип II.

Диелектрична константа (и следователно на диелектричната податливостта) ferroelectrics зависи от интензивността на полето в материала и други диелектрици, тези стойности са характеристики на веществото.

За типичен фероелектричен формула нелинейна зависимост между интензивността и векторите на поляризация. Фероелектричен диелектрик хистерезис се наблюдава ( "закъснение"). Както се вижда от фигурата, с увеличаване на силата на полето Е на външни електрически P увеличава поле поляризация на достига насищане (крива 1). Редукция с намаляване P E проявява по крива 2, и когато Е = 0, фероелектричен запазва остатъчна поляризация Po, т.е. фероелектрична е поляризирана в отсъствието на външно електрическо поле. За да унищожи остатъчен поляризация, е необходимо да се прилага електрическо поле на обратна посока (и ЕС). ЕО се нарича принудителна сила (от coercitio - задръжте). Ако по-E промяна, а след това P 3 варира хистерезисната крива.