0301

momentów dipolowych p_e do objętości AF, jaką te dipole zajmują, czyli

P =

Ik

AF

c_

m²

17.3

Zauważmy, że polaryzacja dielektryczna wyraża się w tych samych jednostkach co gęstość ładunku powierzchniowego, który pojawia się w wyniku polaryzacji na powierzchni dielektryka. Zatem moduł wektora polaryzacji określa zarazem gęstość ładunku powierzchniowego, zgromadzonego na końcach próbki

P = a

Porządkującemu działaniu pola elektrycznego na dipole przeciwdziała ruch cieplny cząsteczek. Dlatego stopień uporządkowania dipoli, czyli polaryzacji dielektryka, zależy od natężenia pola. Wektor polaryzacji w zależności od pola wyraża się wzorem

P= = XA    17.4

gdzie:

X_e— podatność dielektryczna substancji, e₀ — przenikalność elektryczna próżni,

D₀ = e₀E — wektor indukcji elektrycznej (przesunięcia) próżni.

Dla niezbyt silnych pól elektrycznych podatność y_e wyraża się wzorem

_ ”0A

^/e 3kT

gdzie: n₀ — liczba dipoli w jednostce objętości dielektryka, lub stężenie cząsteczek dipolowych.

Z zależności tej widać, jak wzrost temperatury zmniejsza podatność dielektryka. Wzrastający ruch cieplny cząsteczek mocno utrudnia bowiem orientowanie dipoli przez pole elektryczne, a z chwilą usunięcia pola natychmiast zachodzi całkowita ich chaotyzacja.

Polaryzacja orientacyjna dielektryka zachodzi w stałym polu elektrycznym, jak też i w zmiennym, ale nie o dowolnie wysokiej częstotliwości. Ze wzrostem częstotliwości pola trwałe dipole mogą nie nadążyć za polem w wykonywaniu półobrotów, niezbędnych do całkowitej ich reorientacji. Gdy kąt obrotu dipoli dla dużych częstotliwości pola zmaleje do zera, zanika polaryzacja orientacyjna, a zatem maleje przenikalność elektryczna dielektryka¹. Zależność e od częstotliwości v pola, czyli e = /(v) nosi nazwę dyspersji przenikalności elektrycznej. Mówimy, że dyspersja ma największą wartość dla takich v, dla których wykres funkcji e = /(v) staje się najbardziej stromy.

Szybkość zaniku polaryzacji elektrycznej, po wyłączeniu pola, zależy od temperatury, momentu bezwładności dipoli i od warunków ich obrotu w ośrodku (tarcic wewnętrzne). Czas, w ciągu którego polaryzacja zmaleje e-krotnie, nosi nazwę czasu relaksacji dielektrycznej r (e — podstawa logarytmów naturalnych). Czas ten stanowi cechę charakterystyczną dielektryka. Z wartości t można uzyskać informacje odnośnie budowy' cząsteczek.

Dipol trwały, na którego wartość zewnętrzne pole nie ma wpływu, nazywa się dipolem sztywnym. W odróżnieniu od niego dipol indukowany w atomie lub cząsteczce jest dipolem

20" 307

1

Xe = ^er— 1. gdzie e_r =» e/e„ — względna przenikalność elektryczna.