ПОЛЯРИЗАЦИЯ

У проводников под действием электрического поля начинается перемещение электронов, т.е. возникает электрический ток.

В совершенно идеальных диэлектриках, несмотря на прикладывание электрического поля, электроны и ионы лишь незначительно смещаются от положения теплового равновесия, ток не протекает, однако сдвигаются центры тяжести  «+» и «–» зарядов. Возникают диполи.

Явление, при котором возникает дипольный момент, называют поляризацией. Диполь – это система из двух жестко связанных одинаковых по величине, но противоположных по знаку зарядов, удаленных на вектор электрона.

Дипольный момент  представляет собой произведение заряда на вектор электрона.

   .

Поляризация (вектор поляризации) – это суммарный дипольный момент, отнесенный к единице объема диэлектрика.

где  

V – объем.

В проводниках и полупроводниках поляризация не возникает вследствие протекания электрического тока.

Поляризация диэлектриков определяется по формуле:

где   диэлектрическая проницаемость вакуума, 8,85 · 10-12 Ф/м;

Е – напряженность электрического поля, Вт/м;

퓔 – относительная диэлектрическая проницаемость.

Для обычных диэлектриков: 퓔 = 1÷40.

Известны 4 вида поляризации:

1.                Электронная поляризация – возникает вследствие несимметричного распределения вероятности положения электронов внутри атома по отношению к атомному ядру.

2.                Ионная поляризация – возникает из-за смещения центров тяжести отрицательных и положительных ионов.

3.                Ориентационная поляризация – обусловлена ориентацией молекул, обладающих постоянным дипольным моментом вдоль линии поля.

4.                Межслойная поляризация – возникает благодаря накоплению зарядов на границах зерен в веществах с неоднородной структурой.

Поляризация диэлектриков складывается из отдельных видов поляризации. Различие в проявлении каждого вида поляризации становится заметным при приложении переменного электрического поля. Если при повышении его частоты отслеживать изменение направления поля, сначала наблюдается исчезновение межслойной и ориентационной поляризации, затем ионной и электронной. При этом возникает фазовый сдвиг между электрическим полем и поляризацией.

                             Р                                                    Р

                                 Е                                         РЕ          Е

Энергия поля используется не полностью (для поляризации), а часть ее рассеивается в виде теплоты. Эта теплота называется диэлектрическими потерями и характеризуется тангенсом диэлектрических потерь.

где R – сопротивление постоянному току;

 – сопротивление переменному току;

ω − 2πf,

с – ёмкость.

Потеря мощности за счет диэлектрических потерь:

где  f – частота изменения поля;

u – напряжение.