Elektrosztatikus mező egy dielektrikumban
Tekintsünk egy sík homogén dielektromos réteget, amely két különböző töltésű sík között helyezkedik el (2.5. Ábra). Hagyja az elektromos térerősséget, amelyet ezek a síkok hoznak létre vákuumban
hol van a töltetek felületi sűrűsége a lemezeken (ezeket a töltéseket szabadnak hívják). A mező hatása alatt a dielektrikum polarizált, polarizáció vagy kötődő töltések jelennek meg az arcán. Ezek a díjak elektromos mezőt hoznak létre a dielektrikumban. amely a külső mező ellen irányul
hol van a megkötött díjak felületi sűrűsége. A kapott mező a dielektrikum belsejében
A felületi sűrűsége kötött díjak kevesebb, mint a sűrűsége szabad hordozók, és nem az egész területen a mező szigetelő: Part feszültség vonalak átmennek a dielektromos, a másik része megszűnik a kapcsolódó díjak (2.5 ábra.). A dielektrikumon kívül. Ennek következtében a polarizáció következtében a dielektrikumon belüli mező gyengébb, mint a külső mező.
hol van a közeg permittivitása. A képletből látható, hogy az permittivitás azt mutatja, hogy a térerősség hányszor nagyobb a vákuumban, mint a dielektromos térerő. Vákuum esetén. dielektrikumokra.
A külső elektromos térben elhelyezett dielektrikum polarizálásnak vethető alá ezen a területen. A dielektrikum polarizációja egy nemzero makroszkopikus dipólus pillanat megszerzésének folyamata.
A dielektrikum polarizációjának mértéke vektor-mennyiség, amelyet polarizációnak vagy polarizációs vektornak (P) nevezünk. A polarizáció a dielektrikum egységnyi térfogatának elektromos momentuma
,
ahol N a térfogatban lévő molekulák száma. A P polarizációt gyakran polarizációnak nevezik, ami azt jelenti, hogy ez a folyamat mennyiségi mérése.
A dielektrikában az alábbi polarizációs típusokat különböztetjük meg: elektronikus, orientációs és rács (ionos kristályok esetén).
Az elektronikus típusú polarizáció a nem poláros molekulákkal rendelkező dielektrikumokra jellemző. A külső elektromos mezőben (2.1. Ábra) a molekula belsejében lévő pozitív töltések elmozdulnak a mező irányában és negatívak az ellenkező irányba, aminek következtében a molekulák a külső mező mentén irányított dipólus pillanatot kapnak
A molekula indukált dipólus pillanata arányos a külső elektromos tér erősségével. hol van a molekula polarizálhatósága. Ebben az esetben a polarizáció értéke. ahol n a molekulák koncentrációja; - a molekula indukált dipólus pillanata, amely minden molekulához azonos, és amelynek iránya egybeesik a külső tér irányával.
A polarizáció orientációs típusa jellemző a poláris dielektrikumokra. Külső elektromos mező hiányában a molekuláris dipólusok véletlenszerűen orientálódnak, így a dielektrikum makroszkopikus villamos nyomatéka nulla.
Ha egy ilyen szigetelő helyezzük egy külső elektromos mező, a dipól a molekulában jár pillanatban erők (ábra. 2.2), hajlamos orientálja dipólusmomentum az irányt a térerősség. A teljes tájolás azonban nem fordul elő, mivel a termikus mozgás egy külső elektromos mező hatását pusztítja el.
Ezt a polarizációt orientációsnak nevezik. A polarizáció ebben az esetben. ahol
- a molekula dipólus pillanatának komponensének átlagos értéke a külső mező irányában.
A polarizáció rácsos típusa az ionos kristályokra jellemző. Ionos kristályok (NaCl, stb) hiányában egy külső mező dipólmomentum minden egyes egység cella egyenlő nullával (ábra. 2.3.a) hatása alatt a külső villamos tér pozitív és negatív ionok vannak tolva ellentétes irányban (ábra. 2.3.b) . A kristály minden sejtje dipolká válik, a kristály polarizálódik. Az ilyen polarizációt rácsos polarizációnak nevezik. Ebben az esetben a polarizáció is meghatározható. ahol az egységcella dipólus pillanatának értéke, n az egységnyi térfogatú sejtek száma.
Az izotróp dielektrikumok bármilyen polarizációja a relációhoz viszonyítva a térerősséghez kapcsolódik. ahol a dielektrikum dielektromos érzékenysége.