Диэлектриктің поляризациясы. Поляризациялану.

Сыртқы электр өрісі болмаған кезде диэлектриктің молекулаларының дипольдік моменттері не нөлге тең (полярлы емес молекулалар) немесе кеңістікте ретсіз түрде орналасады (полярлы молекула). Екі жағдайда да дипольдік моменттердің қосындысы нөлге тең болады. Сыртқы өрістің әсерінен диэлектрик поляризацияланады. Олай болса – диэлектриктегі қорытқы дипольдік момент нөлден өзгеше, демек тұтас диэлектриктің көлемдік дипольдік моменті бар. Поляризациялану – диэлектрикте сыртқы зарядтар туғызған өріс кернеулігінің кемуіне әкеледі. Егер вакуумда зарядтардың өзара әсерлесу күші , ал диэлектриктегі күші болса, онда Кулон заңына сәйкес

болатындықтан, диэлектрикті ортадағы кернеулікті деп жаза аламыз. Осыдан шамасының мәні тек молекулалардың құрылымы мен қасиетіне ғана байланысты емес, диэлектриктің сыртқы өрісте поляризациялану қабілетін де анықтайды екен. Диэлектриктердің поляризациялану дәрежесін сипаттау үшін көлем бірлігіндегі дипольдік моментті анықтау керек, ол үшін шексіз аз көлемді бөліп алып, осы көлемдегі молекулалардың моменттерінің қосындысын сол көлемге бөлу керек:

Кез келген изотропты диэлектрик түрлері үшін берілген нүктедегі поляризациялану векторы, өрістің кернеулігімен байланысы мынадай болады

=æ·e₀ , (13.14)

мұндағы æ – диэлектрлік қабылдағыштық деп аталады, ол шамасына тәуелсіз. Ол ортаның поляризациялану қабілетін сипаттайды және ортаның құрылымына байланысты болады. мен шамаларының өлшем бірліктері бірдей, сондықтан æ - өлшем бірліксіз шама. Полярлы емес молекулалардан тұратын диэлектриктер үшін (13.14) өрнегі мынадай түрде жазылады

= , (13.15)

мұндағы бірлік көлемдегі молекула саны; – молекулалардың поляризациялану қабілеті. Егерде

æ= , деп белгілесек, онда (13.14) өрнекке келеміз.

60. Конденсаторлар. Жазық, цилиндрлік және сфералық конденсаторлардың электрсыйымдылығы.

Сыйымдылығы оқшауланған өткізгіш сыйымдылығынан анағұрлым көп өткізгіштер жүйесін жасауға болады. Бұл орайда, бір-біріне жақын орналасқан қарама-қарсы таңбалы, мөлшері бірдей зарядтармен зарядталған өткізгіштер жүйесінің маңызы өте ерекше. Мұндай жүйелер конденсаторлар, ал өткізгіштер – оның астарлары деп аталады. Конденсатордың сыйымдылығы былай болады:

, (13.4)

мұндағы – астарлар арасындағы потенциалдар айырмасы, – конденсатордың оң зарядталған астарында орналасқан заряд. Потенциалдар айырмасын кейде кернеу деп атап, оны әрпімен белгілейді. Сондықтан, (13.4) формуласын былай жазуға болады

. (13.5)

Астарларының пішіні бойынша конденсаторлар жазық, цилиндрлік және сфералық деп бөлінеді. Жазық конденсатордың сыйымдылығын есептейік. Астарының ауданы , ал ондағы заряд болсын дейік. Астарлар арасындағы өріс кернеулігін (13.1)-ке сәйкес анықтайық: . (13.6)

Астарлар арасындағы потенциалдар айырмасы (12.16)-ға сәйкес:

. (13.7)

Бұдан жазық конденсатордың сыйымдылығын (13.4) өрнегі бойынша анықтаймыз:

, (13.8)

мұндағы – астарлар арақашықтығы; – астарлар арасын толтыратын ортаның диэлектрлік өтімділігі.Цилиндрлік конденсатордың сыйымдылығын мынадай өрнекпен анықтауға болады:

, (13.9)

мұндағы l – конденсатордың ұзындығы; мен – ішкі және сыртқы цилиндрлік астарлардың радиустары. Сфералық конденсатордың сыйымдылығы мына өрнекпен беріледі:

, 13.10)

мұндағы мен – ішкі және сыртқы астарлардың радиустары. Астарлар арасындағы арақашықтық өте аз болғанда (13.9) және (13.10) өрнектері (13.8) өрнекке айналады