Поляризация ориентационная и электронная. Поляризованность. Напряженность поля в диэлектрике

Если диэлектрик внести в электрическое поле, то в нем произойдет перераспределение связанных зарядов. В результате этого суммарный дипольный момент диэлектрика  становится отличным от нуля. В этом случае говорят, что произошла поляризация диэлектрика. Различают три типа поляризации диэлектриков:

1) ЭЛЕКТРОННАЯ: oна наблюдается в неполярных диэлектриках, когда электронная оболочка смещается относительно ядра против поля (см. рис. 1).

2) ОРИЕНТАЦИОННАЯ: она наблюдается в полярных диэлектриках, когда диполи стремятся расположиться вдоль поля. Этому препятсятвует тепловое хаотическое движение.

 3) ИОННАЯ: она наблюдается в твердых кристаллических диэлектриках, когда внешнее поле вызывает смещение положительных ионов по полю, а отрицательных - против поля.

Количественной мерой поляризации диэлектрика является поляризованность диэлектрика  - векторная величина, равная отношению суммарного дипольного момента малого объема диэлектрика к величине этого объема , т. е.

                                                 (1)

в СИ Р измеряется    в  Кл / м2.

Таким образом, вектор поляризованности диэлектрика равен дипольному моменту единицы объема поляризованного диэлектрика.

Как показывает опыт у изолированных диэлектриков вектор поляризованности для не слишком больших  пропорционален напряженности электрического поля, т.е.

                ,                                            (2)

где  - электрическая постоянная, æ - называется диэлектрической восприимчивостью диэлектрика; это безразмерная величина, которая для вакуума и, практически, для воздуха, равна нулю(æ - каппа, греческая буква).

Итак, при внесении диэлектрика в электрическое поле с напряженностью  происходит поляризация диэлектрика, в результате которой возникает поле связанных зарядов, направленное против внешнего поля ( см. рис. 2).

         откуда                                                               (3)                                                                                                                                                   где                                                                                      (4)

называют относительной диэлектрической проницаемостью вещества или среды;  - безразмерная величина; т.к. æ =0  для вакуума и, практически, для воздуха, для этих же сред = 1. Итак, поле в диэлектрике ослабляется в ε раз, по сравнению с полем в вакууме.

Из рис. 2 следует, что связанный суммарный заряд не равен нулю лишь на поверхности диэлектрика. Эти заряды называются поверхностными поляризационными зарядами.