Поляризация диэлектриков и диэлектрическая проницаемость

Под влиянием электрического поля связанные электронные заряды диэлектрика смещаются в направлении действующих на них сил и тем больше, чем выше напряженность поля. При снятии электрического поля заряды возвращаются в прежнее состояние. В полярных диэлектриках содержащие дипольные молекулы, воздействие электрического поля вызывает ещё и ориентацию диполей в направлении поля; при отсутствии поля диполи дезориентируются вследствие теплового движения.

Большинство диэлектриков характеризуются линейной зависимостью электрического смещения от напряженного электрического поля, созданного в диэлектрике.

Особую группу составляют диэлектрики, в которых с изменением напряженности поля смещение меняется нелинейно, обнаруживая насыщение при некотором значении напряженности поля. Нелинейность поляризации впервые была обнаружена у сегнетовой соли, поэтому такие диэлектрики называются сегнетоэлектриками.

Любой диэлектрик с нанесенными на него электродами включенный в электрическую цепь может рассматриваться как конденсатор определенной емкости. И заряд этого конденсатора будет равен:

(1.1).

где С — емкость конденсатора, U — приложенное напряжение.

Заряд Q при заданном значении приложенного напряжения слагается из заряда Qo, который присутствовал бы на электродах, если бы их разделял вакуум, и заряда Qд, который обусловлен поляризацией диэлектрика фактически разделяющего электроды:

(1.2).

Одной из важнейших характеристик диэлектрика является его относительная диэлектрическая проницаемость .

а) б).

Эта величина представляет собой отношение заряда Q, полученного на конденсаторе содержащий данный диэлектрик, к заряду Qo, который можно было бы получить в конденсаторе тех же размеров и при том же напряжении если бы между электродами находился вакуум.

(1.3).

Из этого следует, что относительная диэлектрическая проницаемость любого вещества больше единицы и равна единице только в случае вакуума. Относительная диэлектрическая проницаемость любого вещества не зависит от выбора системы единиц.

Для характеристики качества диэлектрика используется именно эта величина.

Соотношение (1.1) может быть представлено в виде:

(1.4).

где Со — ёмкость, которую имел бы конденсатор, если бы его разделял вакуум.

Из формулы (**) видно, что диэлектрическая проницаемость вещества е можно определить как отношение емкости конденсатора с данным диэлектриком к емкости конденсатора тех же размеров, диэлектриком которого является вакуум.