488

14 SNLASNOŚCl CL£*TWYCZN6 MATI-PIAŁÓW

O © O

© o ©

O © 0 © 0 ©

c)

£r

P‘

"O*

.o

.Q

₊Q

RYS. 14 22- Mechanizmy polaiyzACji w materiałach •) polaryzacja elektronowa. _jrt, _cfaŁlc

fcuttlcenia powłok elektronowych atomu przez zewnętrzne pole elektryczne b> _f. ^,nK jonowa. jen apowoJowana w/flędnym pr/cmicizc/cncm jonów w p,,|_u elckó c) polaryzacja dipolowa, jcal wywołana orientowaniem mc c/^itec/ek będ*_v, I. diroh w kierunku pola

Polaryzacja elektronowa. W polu elektrycznym następuje w .,!<, względne przesunięcie chmury elektronów względem jądra atomu, wobec 1 ź, . <rodek ładunku ujemnego chmury elektronów nic pokrywa się zc środkiem ładun^ dodatniego jądra atomu i takie atomy są zorientowanymi w kierunku ! indukowanymi dipolami. Ten efekt występuje we wszystkich materiałach i pro wad,* do indukowanej polaryzacji znikającej natychmiast po usunięciu pola elektryczne/ Polaryzacja elektronowa przebiega bardzo szybko w czasie rzędu 10 ¹⁵ _s

Polaryzacja jonowa. Polaryzacja jonowa występuje tylko w matcriał.ui w których występują wiązania jonowe. Przyłożenie pola elektrycznego do mateń • z takimi wiązaniami powoduje niewielkie względne przemieszczenia jonów w i . runku poła W zależności od kierunku przyłożonego pola następuje zbliżenie |_ljr oddalenie od siebie jonów przeciwnych znaków, co prowadzi do powstania dipol indukowanych. Tak utworzone dipole są zorientowane w kierunku pola. wobec c/eg< powodują polaryzację i mogą powodować zmiany wymiarów materiału. Zc względna bezwładność względnie ciężkich jonów polaryzacja jonowa zachodzi w czasie ok 10 ' ' s. a więc znacznie wolniej niż polaryzacja elektronowa. Polaryzacja jonowa zanika samoczynnie po usunięciu zewnętrznego pola elektrycznego.

Polaryzacja dipolowa (orientacji). W niektórych materiałach występuj., trwałe dipole, np. trwałymi dipolami są cząsteczki H₂0. Przyłożenie pola elektrycznego do takich materiałów powoduje orientowanie się trwałych dipoli w kierunku pola.

14.8. Własności dielektryczne

Przyłożenie do dwóch równoległych do siebie i oddalonych na odległość / płyt metalowych napięcia powoduje, źc po usunięciu napięcia na płytach pozostają ładunki elektryczne; na jednej ujemne, a na drugiej dodatnie, wytwarzające

w przestrzeni między płytami pole elektryczne (rys. 14.23). Zdolność do magazynowania ładunków elektrycznych jest nazywana pojemnością C wyrażany przez wartość ładunku Q na jednej z płyt podzielonego przez przyłożone napięcie

elektryczne U

(14.21)

Pojemność płyt rośnie ze wzrostem ich powierzchni S i zmniejszeniem odległości między nimi I. Ponadto pojemność zależy od materiału znajdującego się między płytami Z danych doświadczalnych wynika, te

(14.22)

gdzie: r._w - przenikalność elektryczna względna ośrodka. t₀ - przenikalność elektryczna próżni, c₉ = 8,854-10 ¹² F- m ^l.

Przenikalność elektryczna względna określa wzrost pojemności dzięki umieszczeniu między płytami materiału dielektrycznego. Liczbowo jest równa stosunkowi pojemności elektrycznej kondensatora z dielektrykiem C do pojemności tego samego kondensatora po usunięciu dielektryka C^,

C

tr

V

w nich ladunkAw elektrycznych po odUc/rmu napięcia

(14.23)

Wartości pr/.cnikalności elektrycznej względnej dla wybranych materiałów podano w tabl. 14.5.