Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков

Вопрос

Первую группу диэлектриков (N₂, Н₂, О₂, СО₂,...) составляют вещества, молекулы которых имеют симметричное строение, т.е. центры "тяжести" поло­жительных и отрицательных зарядов в отсутствие внешнего электрического поля совпадают и, следовательно, дипольный момент молекулы равен нулю. Молекулы таких диэлектриков называются неполярными. Под дей­ствием внешнего электрического поля заряды неполярных молекул смещаются в противоположные стороны (положительные по полю, отрицательные против поля), и молекула приобретает дипольный момент.

Второю группу диэлектриков (Н₂О, NH₃, SO₂, CO2,..) составляют вещест­ва, молекулы которых имеют асимметричное строение, т.е. центры "тяжести" положительных и отрицательных зарядов не совпадают. Таким образом, эти молекулы в отсутствие внешнего электрического поля обладают дипольным моментом. Молекулы таких диэлектриков называются полярными. При отсутствии внешнего поля, однако, дипольные моменты полярных молекул вследствие теплового движения ориентированы в пространстве хаотично, и их результирующий момент равен нулю. Если такой диэлектрик поместить во внешнее поле, то силы этого поля будут стремиться повернуть диполи вдоль поля и возникает отличный от нуля результирующий момент.

Третью группу диэлектриков (NaCl, KCI, КВг,...) составляют вещества, мо­лекулы которых имеют ионное строение. Ионные кристаллы представляют со­бой пространственные решетки с правильным чередованием ионов разных зна­ков. В этих кристаллах нельзя выделить отдельные молекулы, а рассматривать их можно как систему двух вдвинутых одна в другую ионных подрешеток. При наложении на ионный кристалл электрического поля происходит некоторая де­формация кристаллической решетки или относительное смещение подрешеток, приводящее к возникновению дипольных моментов.

Ориентационная, или дипольная, поляризация диэлек­трика с полярными молекулами, заключающаяся в ориентации имеющихся ди­польных моментов молекул по полю. Естественно, что тепловое движение пре­пятствует полной ориентации молекул, но в результате совместного действия обоих факторов (электрическое поле и тепловое движение) возникает преиму­щественная ориентация дипольных моментов молекул по полю. Эта ориентация тем сильнее, чем больше напряженность электрического поля и ниже темпера­тура.

Ионная поляризация диэлектриков с ионными кристаллическими решетками, заключающаяся в смещении подрешетки положительных ионов вдоль поля, а отрицательных - против поля, приводящем к возникновению дипольных моментов.