Файл: Воробей З.Ф. Физика диэлектриков. Диэлектрики в постоянном электрическом поле конспект лекций.pdf

Т о г д а

~

г г

-

fr«

(*<

^ и

~

п-і

Итак, мы рассмотрели два вида

поляризации

ш обнаружим,

ч ю они имеют общие черты. В обоих

случаях поляризуемости

определяются характером упругих сил, возникающих в атоме,

молекуле или ионе при действии на

них внешнего

электрического

поля.

звать, чему

равна

енергая

диполя в однородном

электрическом

поле.

Пусть

аѳсткий

диполь

расположеа под

углом ß

н полю.

Силы, действующие

на ааряды диполя, показаны на рис.13

, Раэдо.жим силу

на

две. составляющие -

вдоль

оси

диполя и

перпендикулярно оси

диполя. Силы, действующие вдоль

оси ди ­

поля,компенсируются,

а .

-травленные

ггерпеадикулярно

- 45

-

Рассмотрим.частные

случаи..

I . у З в

0 . Диполь ориентирован

по

пол»

/J

cos a =о

©

w'°-

'

е -

2 . ß =

9ÛU J Диполь

перцѳцдцкуда?ан. прлю

cosfi

- /J- .

t

£ .

Ѳ . »

й -

©

3. A«=

I 8 Q ° . Диполь

ориентировав,

против подд.

поля,максимальна,

а

диполя.,ориентированного

по

нолю^миаицаіь-

н а . 8а

начало

о т с ч е т а

потенциальной анергии

мы

принимаем

анергию

диполя, ориентированного

перпендикулярно поди.

§ 1 7 .

Поляризуемость

упруго

связанных

полярных

молекул,

Упругой

дипольной

поляризацией называется

ориентация

с

дицольных

молекул

в

твердых д и э л е к т р и к а х ,

в

которых

молекулы

связаны

друг

с другом

силами ориенгацврнного вэаимрдѳіісгвия.

Силы ориецтациоііного взаимодействия располагают дипольныѳ

молекулы т а к ,

чтобы

их

энергия была.минимальной.

Пусть

дипольная

молекула

расположена

под углом ß

к

•некоторому

направлению

X

,

которое мы выбрали

sa начало

о т е ч н а ( р и с . 14

) .

Напряаѳниооть

внутреннего п о л я - ( п о л я

орион»анионных сил)

обозначим буквой

F.

F

-

силе

ориантационного взаимодей­

ствия, действующая

на

единицу заряда диполя. Направление

jJ-a и

F

совпадают и, следовательно, потенциальная энергия

закрепления

диполя

U =-JJ0F

. вое

диполи

диэлектрика

располо­

жены хаотично,

поэтому реаультирующий

момент

воѳх

диполей

на

направление

X

равен

0.

Создадим электрическое

поле, направленное вдоль осп

X

( р и с . І 4 ) .

Диполь

повернется

на

угол ßi

, в результате

чего

появится наведенный момент,

пропорциональный

полю №ор=(ХорЕ•

Из рис, 14

видно,

что

наведенный

Момент

определяется

выражением

ßop

= JJ0

COSfß

-ß<

)

-

До

COSß.

Действительно, приß1 » 0

Мор* 0 •

Определим поляризуемость при дипольной упругой поляри­

зации (Хор. Для

этого

преобразуем

уравнение.

'

ßop

=ßolCOSß

COSß, + stnß

StOß/]-p0COSß

г

Mop

= До COSß (COSß,-/)

* MaSinßSinß,

,

Mop

= Mo

(cosß

-гsin

- j r ' ; *• MoSinß-sinß,

.

Первым членом этой суммы можно пренебречь, т . к . при

упругой

дипольной

поляризации

ß

,

ß

,

т . к .

Е

F -

Поэтому

р.ор

= ßto stnß

stoß,

-

( а . )

На дипольную молекулу действуют две момента: вращающий со

стороны вненвѳго поля Е

и

возвращающий

со

стороны внутренне­

го поля

F

. Поляризация установится, когда моменты окажутся

равными

друг другу

M Bp =М8озвр.

Вращающий момент пропорционален углу между собственным мо­

ментом

и полем,

а

возвращающий

-

углу

поворота, т . е .