Различают следующие виды поляризации диэлектриков:
-- деформационные - упругий сдвиг зарядов друг относительно друга под воздействием электрического поля, не сопровождается потерями энергии; это электронная и ионная поляризации;
-- релаксационные - связаны с тепловыми колебаниями электронов, ионов или с поворотом полярных молекул в электрическом поле; сопровождаются потерями энергии; это электронно-релаксационная, ионно-релаксационная, дипольно-релаксационная поляризации;
-- с особым механизмом, связаны с потерями энергии; это структурная, спонтанная и резонансные поляризации.
Электронная поляризация – упругое смещение и деформация оболочек атомов и ионов под действием внешнего электрического поля (рис.4).
Наблюдается у всех диэлектриков без исключения. Время установления равно 10-15-10-14с. Проявляется на частотах 1014-1016 Гц. Величина относительной диэлектрической проницаемости вещества только с этим видом поляризации численно равна квадрату показателя преломления света, т.е.
ε = n2
К числу диэлектриков, у которых наблюдается только электронная поляризация, относятся следующие: кислород, азот, метан, трансформаторное масло, четыреххлористый водород (жидкость), толуол, бензол, парафин, церезин, полиэтилен, полиизобутилен, полипропилен, натуральный каучук, эскапон, полистирол, фторопласт-4.
Графики зависимости ε’ от частоты и температуры приведены на рис.5
Для веществ с чисто электронной поляризацией
ε¢= =1+ nαэ
где: n - число атомов или ионов в единице объема;
αЭ - электронная поляризуемость одного атома или иона.
При этом αЭ не зависит от температуры. Некоторое уменьшение ε’ с ростом температуры связано с уменьшением числа частиц в единице объема. Наиболее резкое снижение ε’ наблюдается при переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое.
Ионная поляризация
Характерна для твердых тел с ионным строением и плотной упаковкой ионов. Выражается в упругом смещении ионов в электрическом поле. Время установления лежит в пределах 10-12 -10-13 с. Поляризуемость одного иона
αu=
где: q - заряд иона; ν - коэффициент упругой связи между ионами.
Диэлектрическая проницаемость
ε’=1 n(αэ+αu).
Графики зависимостей ε’ от частоты и температуры представлены на рис.6
С увеличением температуры ν уменьшается и α u увеличивается, поэтому ε' возрастает. Исключение составляет рутил (TiO2), у которого αэ > α u с ростом температуры ε' уменьшается.
К диэлектрикам, у которых превалирует ионная поляризация, относятся следующие: KCl; NaCl; CaCO3; PbO; Al2O3