Теоретическое вве­де­ние

Определение диэлектрической проницаемости твердого диэлектрика

Цель ра­бо­ты: изу­че­ние од­но­го из ме­то­дов оп­ре­де­ле­ния от­но­си­тель­ной ди­элек­три­че­ской про­ни­цае­мо­сти и из­ме­ре­ние ди­элек­три­ческой про­ни­цае­мо­сти твер­дых ди­элек­три­ков.

Диэлектриками называют вещества, которые в обычных условиях прак­ти­че­ски не проводят электрический ток (удельное сопротивление ди­элек­три­ков r = 10⁶ ¸10¹⁵ Ом м. При вне­се­нии ди­элек­три­ков во внешнее элек­три­че­ское поле происходит их поляризация, вследствие чего в любом мак­ро­ско­пи­че­ском ма­лом его объеме DV, возникает отличный от нуля суммарный дипольный электрический момент молекул. Количественной мерой по­ля­ри­за­ции ди­элек­три­ка яв­ля­ет­ся век­тор по­ля­ри­за­ции (по­ля­ри­зо­ван­ность):

, (1.1)

где - электрический дипольный момент i -ой молекулы, N - общее число молекул в объеме DV.

Опыт показывает, что в слабых полях, с которыми обычно имеют дело на практике, величина вектора поляризации пропорциональна на­пря­жен­но­сти электрического поля:

, (1.2)

где κ - диэлектрическая восприимчивость диэлектрика (безразмерная величина),

e₀ = 8.85^.10^-12 Ф/м - электрическая постоянная.

В результате поляризации диэлектрика, помещенного в однородное электрическое поле, в тонких слоях, ограничивающих его поверхности, возникают не скомпенсированные поверхностные поляризационные заряды, а в неоднородном электрическом поле могут возникать еще и объемные поляризационные заряды. Согласно принципу суперпозиции, на­пря­жен­ность электрического поля в диэлектрике будет определяться геометрической суммой напряженности внешнего электрического поля и напряженности поля , обусловленного не скомпенсированными поляризационными зарядами:

. (3)
Для изотропного диэлектрика, помещенного в однородное внешнее электрическое поле, эти векторы направлены в противоположные стороны. Поэтому

(4)
т.е. напряженность электрического поля в диэлектрике меньше напряженности этого поля в вакууме.

Величину, численно равную отношению напряженности элек­три­че­ско­го по­ля в ва­куу­ме Е₀ к на­пря­жен­но­сти то­го же по­ля в ди­элек­три­че­ской сре­де Е, называют диэлектрической проницаемостью среды и обозначают e:

. (5)
Согласно (4) e ³ 1 (e = 1 для вакуума).

Дата добавления: 2015-06-04