Dielektrikų poliarizacija

Dielektrikų poliarizacija • 2.2. Dielektrikų poliarizacija • Vienalyčiame dielektrike išskirkime makroskopinį tūrį V, kuriame molekulių skaičius N »1. Išskirtosios medžiagos elektrinis dipolinis momentas lygus visų jo molekulių elektrinių dipolinių momentų geometrinei sumai  pi. Jos tūrio vieneto dipolinis momentas • Dielektrikas vadinamas poliarizuotu, kai PO. Taigi šis dydis yra poliarizacijos kiekybinis matas ir vadinamas dielektriko poliarizuotumu, arba poliarizacijos vektoriumi. Poliarizuotumo SI vienetas yra kulonas kvadratiniam metrui (C/m2). • Elektroninė poliarizacija. • Veikiama stiprumo E išorinio elektrinio lauko, nepolinės molekulės elektringoji dalelė pasislenka jėgos veikimo kryptimi — molekulė deformuojasi. Deformuotos molekulės teigiamų ir neigiamų elektros krūvių centrai jau nesutampa. Joje susidaro elektrinis dipolinis momentas p = ql, vadinamas indukuotoju. • Nelabai stipriame elektriniame lauke atsiradęs nuotolis l tarp molekulės elektros krūvių centrų yra tiesiogiai proporcingas to lauko stiprumui E. Tuomet indukuotasis elektrinis dipolinis momentas • čia 0 — dydžių p ir E proporcingumo koeficientas. • Tik nuo molekulės (atomo) savybių priklausantis teigiamas dydis  yra vadinamas molekuliniu (atominiu) poliarizuojamumu. • Molekulės indukuotasis elektrinis dipolinis momentas priklauso nuo molekulės prigimties, jį indukavusio elektrinio lauko stiprumo E ir yra vektoriaus E krypties. Taigi stiprumo E elektrinio lauko veikiamoje kiekvienoje molekulėje indukuojamas to paties didumo ir krypties elektrinis dipolinis momentas p (jei molekulės vienodos). • Jei tokio dielektriko tūrio vienete yra n molekulių, tai tūrio vieneto elektrinis dipolinis momentas (poliarizuotumas) • Tik nuo dielektriko molekulių savybių priklausantis nedimensinis dydis =n vadinamas medžiagos dielektriniu jautriu. Aptartoji dielektriko poliarizacija atsiranda, kai elektronai pasislenka molekulėje, todėl ji vadinama elektronine, arba deformacine, poliarizacija. • Polinė molekulė elektriniame lauke. • Kad būtų paprasčiau, polinę molekulę laikykime absoliučiai standžia — nesideformuojančia. Elektrinį dipolį, kurio dipolinis momentas p=ql, vienalytis E stiprumo elektrinis laukas veikia lygių modulių ir priešingų krypčių jėgomis F1=qE ir F2=-qE (2.1 pav.). • Taigi vienalytis elektrinis laukas polinę molekulę suks, t. y. ją atitinkamai orientuos. Kaip matome paveiksle, šių jėgų momento M skaitinė vertė • Kaip išplaukia iš šių formulių, jėgų momentas M pasidarys lygus nuliui tiktai tuomet, kai lauko jėgų veikiamos molekulės elektrinis dipolinis momentas p bus orientuotas lygiagrečiai vektoriui E. • Jeigu molekulę veikiantis jėgų laukas yra labai nevienalytis, tai dipolį veikiančių jėgų F1=qE ir F2=-qE moduliai yra nelygūs (nes E1E2). Tokiu atveju, be jėgų momento, dipolį dar veikia šių jėgų atstojamoji • Elektrinio lauko stiprumo pokyčio per atstumą, lygų dipolio peties ilgiui l, modulis • Todėl dipolį veikiančios atstojamosios jėgos modulis • Šios jėgos veikiamas dipolis slinks į ten, kur laukas stipriausias. Kaip tik dėl to įelektrinti kūnai pritraukia lengvus daiktus, pavyzdžiui, dulkeles, popieriaus skiauteles ir kt. Mat veikiant elektriniam laukui, tose dulkelėse indukuojasi krūviai, ir jos tampa savotiškais dipoliais. Šis reiškinys pritaikomas elektriniuose filtruose. Jų elektrodai daromi tokios formos ir išdėstomi taip, kad sukurtų labai nevienalytį lauką, - tuomet ant jų nusėda dūmų ar dulkių dalelės. • Panagrinėkime vienalyčiame elektriniame lauke esančios polinės molekulės energiją. Padidinant kampą tarp vektorių p ir E dydžiu d, atliekamas darbas • Tokiu pat dydžiu pakinta dipolio ir elektrostatinio lauko sąveikos potencinė energija, t. y. • Suintegravę šią lygybę, gauname dipolio potencinės energijos priklausomybės nuo kampo  išraišką: • Sutarkime dipolio potencinę energiją laikyti lygia nuliui, kai vektorius p statmenas vektoriui E( =/2); tuomet integravimo konstanta C=0 ir • Taigi dipolio potencinė energija yra pati mažiausia (Wp=-pE), kai vektorių p ir E kryptys sutampa ( =0), ir atvirkščiai — pati didžiausia (Wp=pE), kai tų vektorių kryptys yra priešingos ( = ). Energijos požiūriu sistemai pirmoji būsena yra pati palankiausia. • Orientacinė poliarizacija. • Dielektriko poliarizacija, kuri atsiranda laukui orientuojant dipolių elektrinius momentus, vadinama orientacine. • Taigi šioje elektrinio lauko stiprumų srityje ir poliniam dielektrikui galima užrašyti lygybę: • Dydis p yra mažas, ir realiuose eksperimentuose pE

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!