2020-04-07
871
Электронная поляризация возникает в неполярных диэлектриках, в которых молекулы не обладают собственным дипольным моментом. В этом случае атом или молекула (например, атом водорода) представляют собой систему, состоящую из положительно заряженного ядра, вокруг которого равномерно и симметрично распределены электроны. При таком расположении центры положительных и отрицательных зарядов совпадают, и поэтому дипольный момент молекулы равен нулю (рис.3.2).
|
Рис. 3.2. Деформация симметричных электронных оболочек атомов и образование диполей под действием электрического поля: а) - симметричные электронные оболочки атомов при отсутствии электрического поля; б) - деформированные электронные оболочки атомов при наличии внешнего электрического поля Е |
При помещении диэлектрика в электрическое поле положительно заряженное ядро смещается по полю, а отрицательно заряженные электроны – против поля. Таким образом, происходит смещение положительных зарядов относительно отрицательных и возникает суммарный дипольный момент вещества, то есть поляризация.
Данный механизм называют электронной поляризацией, т.к. происходит смещение электронных оболочек атомов и молекул. Поскольку связь между ядром и электроном прочная, то сместить электрон относительно ядра очень трудно, поэтому величина возникающей поляризации оказывается небольшой. Характерные значения диэлектрической проницаемости материалов с электронным механизмом поляризации ε = 1,5¸2,5.
Ионная поляризации
Данный вид поляризации происходит в случае, когда вещество состоит из ионов. Рассмотрим, например, ионный кристалл NaCl. Кристаллическая решетка его представляет собой пространственную кубическую решетку с правильным чередованием ионов различных знаков (рис.3.3). В отсутствие электрического поля в любом объеме и на каждой грани кристалла находится одинаковое количество как положительно заряженных ионов натрия Na+, так и отрицательно заряженных ионов хлора Cl–. Следовательно, они компенсируют друг друга, то есть суммарный дипольный момент вещества равен нулю.
|
E=0 E
а б Рис. 3.3. Ионный механизм поляризации: а – электрическое поле отсутствует, б – смещение ионов под действием электрического поля
|
Если вещество поместить в электрическое поле, положительные ионы начнут смещаться вдоль поля, отрицательные – против поля. Тогда на поверхности диэлектрика с одной стороны будет преобладать положительный заряд, а с другой – отрицательный. Таким образом, произойдёт поляризация диэлектрика. Поскольку связь между ионами намного слабее связи между электронами и ядром атома, величина ионной поляризации оказывается больше электронной. Характерные значения диэлектрической проницаемости с ионным механизмом поляризации ε = 5¸15.
