Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
РМ текст лекций.doc
Скачиваний:
486
Добавлен:
19.03.2015
Размер:
3.9 Mб
Скачать

3.1 Поляризация диэлектриков

3.1.1 Определение поляризации

Поляризациейназывается состояние вещества, при котором элементарный объем диэлектрика приобретает электрический момент.

Возникновение (индуцирование) электрического момента в единице объема образца диэлектрического материала или участка электрической изоляции может происходить под действием электрического поля, механических напряжений или спонтанно (самопроизвольно).

Поляризованность— определяет интенсивность поляризации диэлектрика и является количественной характеристикой диэлектрика. Средний электрический момент, приходящийся на одну молекулу диэлектрика, дипольный момент молекул

p =q·l, (3.1.1)

где q —величина заряда, 1 — расстояние между центрами положительного и отрицательного заряда. Если существуетптаких молекул (диполей) в 1 м , то

J=n•р (3.1.2)

Поляризованность J,Кл-м/м3совпадает по значению с поверхностной плотностью зарядов, возникающих на поверхности диэлектрика.

Индуцированный полем электрический момент молекулы р,поляризованность диэлектрика и напряженность электрического поля Е-векторные физические величины.

Векторы J и Е визотропных кристаллических диэлектриках и текстурах совпадают и имеют различные направления в анизотропных средах. Для изотропных (“линейных”) диэлектриков поляризованность J пропорциональна напряженности внешнего поляЕ

J=ε0·Х·Е, (3.1.3)

где X—безразмерный параметр, называемый диэлектрической восприимчивостью, а ε0— электрическая постоянная, равная 8,854·101/2 Ф/м.

Для характеристики способности диэлектрических материалов к поляризации в технике используют безразмерный параметр — относительную диэлектрическую проницаемость εr (индекс r в дальнейшем будем опускать).

3.1.2 Диэлектрическая проницаемость

Рассмотрим электрический конденсатор, изготовленный из параллельных пластин площадью S, м2расстояние между которыми d, м. Приложим к пластинам (электродам) конденсатора электрическое напряжение.

В конденсаторе, помещенном в вакуум на пластинах возникнет заряд Qо, на конденсаторе, между пластинами которого диэлектрик заряд -Q.Из-за поляризации диэлектрика в электрическом поле на его противоположных сторонах возникают зарядыQд, знак которых противоположен знаку поляризационных зарядов на поверхности диэлектрика. Следовательно, полный заряд конденсатора с диэлектриком

Q=Qо+Qд=ε·Qо. (3.1.4)

Здесь ε- относительная диэлектрическая проницаемость, один из важнейших параметров, характеризующих диэлектрические материалы.

Следовательно относительная диэлектрическая проницаемость представляет собой отношение суммарного заряда конденсатора с диэлектриком к заряду того же конденсатора, если поместить его в вакууме без диэлектрика, т. е.

ε=Q/Qо=(Qо+Qд)/Qо=1+Од/Оо. (3.1.5)

Из формулы 3.1.5 видно, что если Qд=О, что соответствует относительной диэлектрической проницаемости вакуума, то ε любого диэлектрика будет больше 1. В дальнейшем для краткости в большинстве случаев термин “относительная” при наименовании диэлектрической проницаемости, опускается.

Используя понятие поляризации и ε можно классифицировать диэлектрики на ЛИНЕЙНЫЕ и НЕЛИНЕЙНЫЕ (пассивные и активные).