Поляризация диэлектриков. Вектор поляризации.

Поляризация диэлектриков — явление, связанное с ограниченным смещением связанных зарядов в диэлектрике или поворотом электрических диполей, обычно под воздействием внешнего электрического поля, иногда под действием других внешних сил или спонтанно.

Поляризацию диэлектриков характеризует вектор электрической поляризации. Физический смысл вектора электрической поляризации — это дипольный момент, отнесенный к единице объема диэлектрика. Иногда вектор поляризации коротко называют просто поляризацией.

· Вектор поляризации применим для описания макроскопического состояния поляризации не только обычных диэлектриков, но и сегнетоэлектриков, и, в принципе, любых сред, обладающих сходными свойствами. Он применим не только для описания индуцированной поляризации, но и спонтанной поляризации (у сегнетоэлектриков).

Поляризация — состояние диэлектрика, которое характеризуется наличием электрического дипольного момента у любого (или почти любого) элемента его объема.

Различают поляризацию, наведенную в диэлектрике под действием внешнего электрического поля, и спонтанную (самопроизвольную) поляризацию, которая возникает в сегнетоэлектриках в отсутствие внешнего поля. В некоторых случаях поляризация диэлектрика (сегнетоэлектрика) происходит под действием механических напряжений, сил трения или вследствие изменения температуры.

Поляризация не изменяет суммарного заряда в любом макроскопическом объеме внутри однородного диэлектрика. Однако она сопровождается появлением на его поверхности связанных электрических зарядов с некоторой поверхностной плотностью σ. Эти связанные заряды создают в диэлектрике дополнительное макроскопическое поле c напряжённостью , направленное против внешнего поля с напряжённостью . В результате напряжённость поля внутри диэлектрика будет выражаться равенством:

31 Связь вектора поляризации и поверхностной плотности связанных (поляризационных) зарядов Рассмотрим диэлектрик во внешнем электрическом поле напряженностью . Пусть S - площадь поляризованной поверхности.

Поляризованный однородный диэлектрик можно рассматривать как макроскопический диполь, электрический момент которого:

Вектор поляризации диэлектрика - это электрический момент единицы объёма, т. е.

Следовательно:

Если вектор составляет с нормалью к поверхности S диэлектрика угол α (Рис.), то поверхностная плотность связанных зарядов σ ’ равна нормальной составляющей вектора поляризации:

Поляризуемость численно равна величине поляризационных зарядов на единицу площади, перпендикулярной вектору поляризации.