Поляризация диэлектриков и диэлектрическая проницаемость

Под влиянием электрического поля связанные электрические 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, содержащих дипольные молекулы, воздей­ствие электрического поля вызывает еще и ориентацию диполей в направлении поля; при отсутствии поля диполи дезориентируются вследствие теплового движения.

Большинство диэлектриков характеризуется линейной зависи­мостью электрического смещения от напряженности 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. К этим диэлектрикам относят сегнетоэлектрики.

Любой диэлектрик с нанесенными на него электродами, вклю­чённый в электрическую цепь, может рассматриваться как конден­сатор определенной емкости (рис. 45).

Рис.45. Представление диэлектрика с нанесенными на него электродами рассматриваться как конден­сатор определенной емкости

Заряд конденсатора, как известно, равен Q = CU, где С – емкость конденсатора; U – приложенное напряжение.

Заряд Q при заданном значении приложенного напряжения сла­гается из заряда Q₀, который присутствовал бы на электродах, если бы их разделял вакуум, и заряда Q_д, который обусловлен по­ляризацией диэлектрика, фактически разделяющего электроды: Q = Q_o + Q_д.

Одной из важнейших характеристик диэлектрика является его относительная диэлектрическая проницаемость . Эта величина представляет собой отношение заряда Q, полученного некотором напряжении на конденсаторе, содержащем данный диэлектрик, к заряду Q₀, который можно было бы получить в конденсаторе тех же размеров и при том же напряжении, если бы между электродами находился вакуум:

,

То есть относительная диэлектрическая проницаемость любого вещества больше единицы и равна единице только для вакуума. Для характе­ристики качества диэлектриков используется именно эта величина, причем слово «относительная» для краткости опускается.

Тогда заряд конденсатора Q = CU может быть представлен в виде:

,

где С₀ – емкость, которую имел бы данный конденсатор, если бы его электроды разделял вакуум.

Поэтому диэлектрическую проницаемость вещества можно определить как отношение емкости конденсатора с данным диэлектриком к емкости конденсатора тех же размеров, диэлектриком которого является вакуум.