Поляризация диэлектриков

Поляризация диэлектриков. Основные определения. 

Поляризацией называется состояние вещества, при котором элементарный объем диэлектрика приобретает электрический момент.

Возникновение (индуцирование) электрического момента в единице объема образца диэлектрического материала или участка электрической изоляции может происходить под действием электрического поля, механических напряжений или спонтанно (самопроизвольно).

Поляризованность Р - определяет интенсивность поляризации диэлектрика и является количественной характеристикой диэлектрика.

Средний электрический момент, приходящийся на одну молекулу диэлектрика, дипольный момент молекулы 

где q - величина заряда, 1 - расстояние между центрами положительного и отрицательного заряда. 

Если существует n таких молекул (диполей) в 1 м , то

P = n∙p. (2)

Поляризованность Р, Кл∙м/м совпадает по значению с поверхностной плотностью зарядов, возникающих на поверхности диэлектрика.

Индуцированный полем электрический момент молекулы р, поляризованность диэлектрика Р и напряженность электрического поля Е векторные физические величины. Векторы Р и Е в изотропных кристаллических диэлектриках и текстурах совпадают и имеют различные направления в анизотропных средах. Для изотропных ("линейных") диэлектриков поляризованость Р пропорциональна напряженности внешнего поля Е:

P=ε

∙χ∙E (3), где

χ - безразмерный параметр, диэлектрическая восприимчивость;

ε - электрическая постоянная, 8,854∙10 Ф/м.

Для характеристики способности диэлектрических материалов к поляризации в технике используют безразмерный параметр - относительную  диэлектрическую проницаемость ε. 

Единицы измерения емкости в системах СИ и СГСЭ.

Для практических расчетов заряда и емкости, когда наряду с системой СИ используются единицы системы СГСЭ, оказываются полезны соотношения между единицами в разных системах и дольными единицами. В системе СИ напряжение U выражается в вольтах (В), заряд Q(q) - кулонах (Кл), емкость С - в фарадах (Ф). Из формулы (6) следует,                        что Ф = Кл/В = А∙с/В = с/Ом. Соотношения между единицами емкости:

1 Ф = 10⁶ мкФ = 10¹² пФ = 910¹¹ см;

1 мкФ = 10 Ф = 10⁶ пФ = 9∙10⁵ см;

1 пФ = 10 Ф = 10 мкФ = 0,9 см.

Пример. Найти емкость в пФ участка плоской изоляции из полиэтиленовой пластины толщиной d = 1 мм; площадь электродов S = 100 см , диэлектрическая проницаемость ε = 2,4. Емкость С находим по формуле С = ε ∙ ε ∙ S/d

С=8,854∙2,4∙100∙10