Диэлектрлік ортадаы электростатикалы ріс.

Диэлектрик, рамына зарядталан блшектер – теріс электрондар жне о ядро енетін молекулалардан трады. Жалпы аланда молекулалар бейтарап боланымен, молекуладаы о жне теріс зарядтарды «ауырлы» центрлері бір-біріне атысты ыысуыны нтижесінде молекулада p дипольдік момент пайда болуы ммкін.

1. Полярлы емес диэлектриктер– сырты электр рісіні жо кезінде рылымы симметриялы болып келетін жне p дипольдік моментке ие емес молекулалардан тратын заттар. Молекулалар дипольдік моментті сырты электр рісінде иеленеді (серпімді диполь). Полярлы емес диэлектриктерге Н2, О2, N2 жне басалар жатады.

2. Полярлы диэлектриктер– сырты электр рісінсіз а дипольдік моментке ие молекулалардан тратын заттар. Молекуланы о жне теріс зарядтарыны «ауырлы» центрлері бір- біріне дл келмейді, демек молекула сырты рісті жотыына арамастан диполь болып табылады (ата диполь). Сырты электр рісіні бар кезінде дипольдер ріс бойымен брылады да, диэлектрик нлден згеше орыты моментті иеленеді. Полярлы диэлектриктерге H2O, NH3, CO жне т.б. жатады.

3. Ионды торлары бар кристалды диэлектриктер– ішкі рылымы ртрлі табалы иондарды дрыс кезектесе отырып тзейтін кеістік торы

болып келетін заттар. Мндай кристалдарды молекулаларын біріне-бірі енген екі ионды торламшалар жйесі деп арастыруа болады. Сырты электр рісіні серінен дипольдік моменттерді пайда болуына келетін торламшаларды бір- біріне атысты ыысуы байалады.

Диэлектриктер поляризациясыдеп сырты электр рісіні серінен жретін дипольдерді бадарлану процесін немесе ріс бойымен бадарланан дипольдерді пайда болуын атайды.

Диэлектриктерді ш тобына сйкес поляризацияны ш трі болады:

Ыысуды электронды поляризациясы

Дипольдік, немесе, бадарлы поляризация

Ионды поляризация

Поляризацияны нтижесінде диэлектрикте байланысандеп аталатын зарядтар пайда болады.

Диэлектрикті поляризациясын санды сипаттау шін колданылатын, поляризацияланудеп аталатын, векторлы шама диэлектрикті клем бірлігіні электр моменті болып аныталады:

r 1 r .

P = åpiV i

Поляризациялану байланысан зарядтарды ¢беттік тыыздыымен

Pn = ¢

атынастыы арылы байланысады.

r

Байланысан зарядтарды туындауы сырты

r

E0 ріске арсы баытталан

жне оны лсірететін осымша E ¢

Диэлектрикті ішіндегі орыты ріс

электр рісіні пайда болуына келеді.

E = E0

- E¢= E0

r

- ¢= E - P .

0 0

r

Кптеген диэлектриктер шін P поляризациялануы диэлектрик ішіндегі E

ріс кернеулігіне сызыты туелді, сондытан, егер диэлектрик изотропты болса, онда

r r

P = 0 E ,

мндаы - затты диэлектрлік абылдаыштыы. Сонда диэлектрикті ішіндегі ріс

E = E0

- E

немесе

E = E0

1 +

= E0 ,

мнда - ортаны диэлектрлік тімділігі.

Екі диэлектрикті шекаралы бетінде кернеулік сызытары зіледі, себебі

E

r векторы секірмелі згеріске шырайды. Сондытан біртекті емес

E

D

диэлектриктердегі электр рісін сипаттау шін r кернеулік векторынан крі r

электр ыысу векторынолданан едуір ыайлы.

r r r

D = 0 E + P

E

P

Изотропты диэлектриктеr жне r векторлары зара параллель,

E

D

сондытан r жне r векторларыда зара параллель болады

r r r r r

D = 0 E + 0 E = (1 + ) 0 E = 0 E .

E

Анизотропты диэлектриктердеr

жне r

P

r

векторларыны баыттары,

r

жалпы аланда, бірдей емес, сондытан E

болады.

жне D

баыттарыда р трлі

Электр ыысу векторы шін Гаусс теоремасы: диэлектрик ішіндегі тйы бет арылы тетін электр ыысу векторыны аыны сол бетпен оршалан еркін электр зарядтарыны алгебралы осындысына те:

 

k

ND = òDn dS = åqi .

S

Диэлектрлік тімділіктері 1 жне 2

i=1

 

екі изотропты диэлектрикті

шекарасында келесі шарттар орындалады:

 

E 1

 

D 2

D 1

 

= E2,

 

=tg 2

tg1

En1 En2

= 2

1

=tg 2

tg1

, Dn1

= 2 ,

1

= Dn 2 ,

D

мндаы 1 жне 2 - шекараа жргізілген n нормаль мен 1 жне 2

E

диэлектрлік орталардаы r

сйкес.

(немесе r) векторыны арасындаы брыштара

Сегнетоэлектриктер– температураны белгілі аралыында спонтанды ( здігінен пайда болатын) поляризациялануа ие болатын, яни сырты электр рісінсіз а поляризацияланатын диэлектриктер. Сегнетоэлектриктерге сегнет тзы (NaKC4H4O64H2O), барий титанаты (BaTiO3), калий фосфаты (KH2PO4) жатады.

Сегнетоэлектриктерді негізгі асиеттері:

1.

P

диэлектрлік тімділігі те лкен мндерге жете алады (104 –не дейін);

2.

E

диэлектрлік тімділігі рісті r

r

кернеулігіне туелді, яни r

поляризациялану векторы мен E

емес функция;

3. диэлектрлік гистерезис;

ріс кернеулігі арасындаы байланыс сызыты

 

 

4. сегнетоэлектрик зіні ерекше асиеттерінен айырылуына келетін сипатты температураны (Кюри нктесі) бар болуы.

Кейбір кристалдарда поляризациялану сырты электр рісінсіз де пайда болады, егер кристалл механикалы деформацияа шыраса. Бл былыс тура пьезоэлектрлік эффектідеп аталады. Тура пьезоэлектрлік эффектімен атар кері пьезоэффектіде болады: пьезоэлектриктегі поляризацияны пайда болуы механикалы деформацияларды тудырады.