Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Механизмы поляризации




Центры тяжести положительных и отрицательных зарядов в молекуле диэлектрика могут совпадать, например, в молекуле водорода, или не совпадать, например, в молекуле воды. В первом случае молекула называется неполярной, во втором — полярной.

Наличие у молекул постоянных дипольных моментов постулировал немецкий физик Дебай. В честь этого ученого названа внесистемная единица дипольного момента «Дебай» 1 Дебай = 3,33·10-30 Кл·м.

Существуют три основных механизма поляризации: электронный; ионный и ориентационный.

В неполярных молекулах главную роль играет первый из трёх названных механизмов. Простейший пример такой системы — атом водорода.

При усреднённый дипольный электрический момент молекулы , (центр тяжести положительного заряда совпадает с центром тяжести отрицательного).

При заряды перераспределяются, электронные орбиты деформируются, и центры тяжести зарядов смещаются на некоторое расстояние друг от друга. Возникает индуцированный полем электрический момент, пропорциональный напряжённости поля :

, (1)

где — электронная поляризуемость молекулы, — электрическая постоянная, появившаяся здесь из соображений размерности. Вектор поляризации , где N — число молекул в объёме , n 0 — концентрация молекул (число молекул в единице объёма). С учетом (1) получим: . Безразмерная величина — называется диэлектрической восприимчивостью.

Ионный механизм имеет место в молекулах с ионной связью. Внешнее поле стремится сдвинуть ионы друг относительно друга. Это также приводит к появлению индуцированного полем электрического момента, пропорциональному полю: , где — ионная диэлектрическая восприимчивость. Вектор поляризации в таких диэлектриках складывается из электронной и ионной части: . Для обычных температур не зависят от T.

В диэлектриках с полярными молекулами наблюдается ориентационный механизм поляризации. В отсутствии поля элементарные диполи ориентированы беспорядочно, поэтому диэлектрик, в целом оказывается, не поляризован. При наличии поля возникает преимущественное направление (вдоль поля) и вектор поляризации оказывается отличным от нуля. Опыт свидетельствует, что и в этом случае вектор поляризации пропорционален напряженности поля: . Понятно, что при ориентационном механизме поляризации восприимчивость должна сильно зависеть от температуры, что и наблюдается на опыте. Классическую теорию ориентационной поляризации создал французский физик Ланжевен в начале 20 века. При ориентационном механизме поляризации имеется два конкурирующих фактора: электрическое поле, ориентирующее элементарные диполи — упорядочивающий фактор, и тепловое движение — дезориентирующий фактор. Учет этих факторов дает следующий результат .

Если действуют все три механизма, то , где — диэлектрическая восприимчивость. Измерив экспериментально можно разделить разные компоненты восприимчивости. Такие измерения могут дать ценную информацию о структуре молекул.

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-09-20; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1113 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Если вы думаете, что на что-то способны, вы правы; если думаете, что у вас ничего не получится - вы тоже правы. © Генри Форд
==> читать все изречения...

2346 - | 2247 -


© 2015-2025 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.012 с.