Img00197

201

gdzie: n jest liczbą dipoli w objętości V dielektryka, a p_t jest momentem dipolowym /-tego atomu lub cząsteczki.

I Stopień polaryzacji ośrodka jest proporcjonalny do pola elektrycznego E

P = t₀r)_eE    (4.7-2)

Współczynnik proporcjonalności jest iloczynem e₀ oraz — bezwymiarowego współczynnika zwanego podatnością elektryczną materiału.

■ Polaryzacja elektryczna związana jest z indukcją elektryczną zależnością

D = e_qE + P = b₀(1 + r\_e) E = e_qe_wE [A-s/m²]    (4-7-3)

W ogólnym przypadku, w ośrodku anizotropowym, wielkości r\_e i e_w nie są wielkościami skalarnymi, a tensorowymi (tj. ich wartości zależą od kierunku), a wektory D, P i E mają wtedy różne kierunki.

W większości przypadków wielkości r\_e i c_w można traktować jako wielkości skalarne — wektory D, P, E mają wtedy ten sam kierunek.

Mechanizmy polaryzacji

4.8.    Możliwe są trzy różne mechanizmy polaryzacji poszczególnych atomów i cząsteczek w polu elektrycznym:

-    polaryzacja elektronowa — pole elektryczne wywołuje względne przesunięcie ■ dodatniego i ujemnego ładunku atomu. Atom uzyskuje w ten sposób indukowany I elektryczny moment dipolowy;

-    polaryzacja jonowa — pole wywołuje względne przesunięcie ujemnych i dodatnich | jonów w cząsteczce. Indukowany jest wówczas dodatkowy moment dipolowy;

-    polaryzacja dipolowa (zwana również polaryzacją orientacji) - jeśli w nieobe-l cności pola istnieją w ośrodku stałe momenty dipolowe ustawione w różnych [ przypadkowych kierunkach, pole elektryczne powoduje ich obrót i uporządkowanie w kierunku pola.

4.9.    Polaryzacja elektronowa występuje we wszystkich bez wyjątku dielektrykach. Polega ona na przesunięciu zewnętrznych powłok elektronowych względem dodatnich jąder atomu w taki sposób, jaki przedstawiono schematycznie na rys. 4.5-1 dla jednoelektronowego atomu.

Polaryzacja elektronowa jest praktycznie bezinercyjna, tj. przebiega bardzo szybko w czasie rzędu 10~¹⁵ s. Towarzyszące jej odkształcenie jest całkowicie sprężyste, tj. praca włożona w jego powstanie nie zamienia się w ciepło, lecz zostaje zmagazynowana w polu elektrycznym.