Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ƒиэлектрики. ѕол€ризаци€ диэлектриков




 

¬ зависимости от концентрации свободных зар€дов тела дел€тс€ на проводники (n0~1028 ÷ 1029 м-3), полупроводники (n0~1017 ÷ 1019м-3) и диэлектрики (n0~109 ÷ 1013м-3).

ƒиэлектрики, как и любое другое вещество, состо€т из нейтральных атомов и молекул. ≈сли заменить весь положительный зар€д молекулы одним точечным зар€дом, помещенным в центре его распределени€ и аналогичным образом поступить с электронами, то каждую молекулу в этом случае можно рассматривать как электрический диполь. ѕо этому признаку все диэлектрики можно разделить на три группы:

ѕервую группу образуют вещества с симметричным распределением как положительных, так и отрицательных зар€дов в молекуле. ƒл€ таких молекул центры распределени€ положительных зар€дов и электронов совпадают. ќни называютс€ непол€рными. »х дипольный момент . ѕод воздействием внешнего пол€ разноименные зар€ды таких молекул смещаютс€ вдоль силовых линий в противоположные стороны. ѕри этом возникает дипольный момент, направленный по полю (N2, H2, O2, CO2, CH4).

¬торую группу составл€ют материалы, молекулы которых имеют ассиметричное распределение зар€дов. “акие молекулы называютс€ пол€рными. ќни обладают собственным электрическим дипольным моментом . ¬ обычных услови€х вектора дипольных моментов отдельных молекул из-за теплового движени€ ориентированы хаотично. ѕо этой причине суммарный момент тела равен нулю. ¬нешнее электрическое поле стремитс€ сориентировать дипольные моменты таких молекул вдоль силовых линий пол€. Ёто приведет к возникновению результирующего, не равного нулю, электрического момента всего диэлектрика. ѕримеры: Ќ2ќ, NЌ3. SO2, Cќ.

  третьему типу относ€тс€ диэлектрики, имеющие кристаллическое строение с правильным чередованием ионов разных знаков. »х структуру можно рассматривать как систему двух, вдвинутых одна в другую, ионных подрешеток. ѕод воздействием пол€ происходит небольшое встречное смещение кристаллографических плоскостей: плоскости, содержащие положительно зар€женные ионы, смещаютс€ по полю, а плоскости, образованные отрицательными ионами, - против пол€. Ёто приводит к возникновению некоторого результирующего дипольного момента всего кристалла.

ѕроцесс ориентации дипольных моментов или их по€вление под воздействием внешнего электрического пол€, что приводит к возникновению электрического момента у каждого элемента объема диэлектрика, называетс€ пол€ризацией диэлектриков.

–азличают три вида такой пол€ризации:

1. Ёлектронна€ или деформационна€ Ц заключаетс€ в возникновении индуцированных дипольных моментов атомов вследствие деформации электронных оболочек, т.е. смещении электронных орбиталей относительно €дер.

2. ќриентационна€ или дипольна€ Ц упор€дочение в расположении существующих дипольных моментов.

3. »онна€ Ц возникает в результате встречного смещени€ кристаллических подрешЄток: состо€щей из положительно зар€женных ионы по полю, а образованной отрицательными ионами Ц против пол€.  оличественно пол€ризаци€ характеризуетс€ пол€ризованностью (вектором пол€ризации)Ц векторной величиной, определ€емой как суммарный дипольный момент единицы объЄма диэлектрика:

, (21)

где р i Ц дипольный момент одной молекулы; рv Ц суммарный дипольный момент всего диэлектрика.

»з опыта известно, что дл€ большого класса диэлектриков (за исключением сегнетоэлектриков) пол€ризованность линейно зависит от напр€жЄнности внешнего пол€ :

= χε , (22)

где Ц напр€жЄнность электрического пол€ в точке, дл€ которой определ€етс€ ; χ (хи) Ц диэлектрическа€ восприимчивость вещества;

χ Ц всегда положительна€, безразмерна€ величина. ƒл€ большинства диэлектриков (твЄрдых и жидких) χ составл€ет всего несколько единиц (хот€, например, дл€ спирта χ ≈ 25, а дл€ воды χ = 80).

 

ƒл€ установлени€ количественных за≠кономерностей пол€ в диэлектрике внесем в однородное внешнее электростатическое поле ≈0 (создаетс€ двум€ параллельными разноименно зар€женны≠ми плоскост€ми) пластинку из однородно≠го диэлектрика, расположив ее перпендикул€рно силовым лини€м пол€. ѕод действием пол€ диэлектрик пол€ризуетс€, т.е. происходит смещение зар€дов: положительные смещаютс€ по полю, отрицательные Ц против пол€. ¬ результате этого на грани диэлектрика, обращенной к отрицатель≠ной плоскости, будет избыток положитель≠ного зар€да с поверхностной плотностью +σ, на левой Ц отрицательного зар€да с поверхностной плотностью Цσ. Ёти не-скомпенсированные зар€ды, по€вл€ющие≠с€ в результате пол€ризации диэлектрика, называютс€ св€занными. “ак как их по≠верхностна€ плотность σ меньше плотно≠

¬ результате пол€ризации на поверхности диэлектрика по€вл€ютс€ св€занные зар€ды (рис.). ¬ектор напр€жЄнности пол€ св€занных зар€дов направлен внутри диэлектрика противоположно вектору напр€жЄнности внешнего пол€, вызвавшего пол€ризацию (рис.). “еперь, в соответствии с принципом суперпозиции, напр€жЄнность пол€ внутри диэлектрика:

или . (23)

Ќапр€жЄнность электрического пол€ св€занных зар€дов можно определить по формуле: , где σ´Ц поверхностна€ плотность св€занных зар€дов. ћожно показать, что поверхностна€ плотность

св€занных зар€дов равна модулю вектора пол€ризованности диэлек-трика Ц σ´= –. — учЄтом (13), подставив в (15) , получим: (24).

ќткуда напр€жЄнность результирующего пол€ внутри диэлектрика:

. (25)

Ѕезразмерна€ величина ε = 1+χ называетс€ диэлектрической проницаемостью среды. »з (17) видно, что диэлектрическа€ проницаемость количественно характеризует свойство диэлектрика пол€ризоватьс€ и показывает, во сколько раз внешнее поле ослабл€етс€ данным диэлектриком.

 

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-09-20; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 819 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

—воим успехом € об€зана тому, что никогда не оправдывалась и не принимала оправданий от других. © ‘лоренс Ќайтингейл
==> читать все изречени€...

2053 - | 1856 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.008 с.