2.1. Неполярные диэлектрики

Рис.1

К неполярным диэлектрикам относятся, например, молекулы водорода Н₂, азота N₂, кислорода О₂ и др. В таких диэлектриках в отсутствии внешнего электрического поля (Е = 0) “центры тяжести” положительных и отрицательных зарядов совпадают (

= 0) и дипольный момент каждой молекулы равен нулю. Суммарный дипольный момент диэлектрика в целом также равен нулю. При внесении неполярного диэлектрика во внешнее электрическое поле (Е 0) происходит деформация электронных оболочек атомов и молекул. «Центры тяжести» положительных и отрицательных зарядов смещаются друг относительно друга (

 0, рис. 1, а, б). Поэтому молекулы неполярного диэлектрика приобретают наведенный дипольный момент



. Молекулы неполярного диэлектрика подобны упругому диполю. При выключении внешнего электрического поля дипольный момент исчезает.

2.2. Полярные диэлектрики

Рис. 2

К полярным диэлектрикам относятся вода (Н₂О), спирты и др.

Молекулы полярных диэлектриков из–за особенностей своего строения уже в отсутствии внешнего электрического поля (Е = 0, рис. 2, а) имеют дипольный момент, не равный нулю ( 0). Изза теплового хаотического движения молекул суммарный дипольный момент диэлектрика в целом равен нулю.

При внесении полярного диэлектрика во внешнее электрическое поле молекулы деформируются, но эта деформация столь незначительна, что полярную молекулу можно считать жестким диполем. При Е  0 (рис.2, б), суммарный дипольный момент всех молекул полярного диэлектрика уже не равен нулю.

Поляризация диэлектрика

Если диэлектрик поместить во внешнее электрическое поле, то в диэлектрике возникает отличный от нуля дипольный момент.

В диэлектриках первой группы в электрическом поле на отдельные молекулы действует момент сил, старающийся повернуть их так, чтобы дипольный момент был ориентирован по полю. Из-за теплового движения диполи точно по полю не устанавливаются, но появляется преимущественная ориентация диполей по полю. При этом результирующий дипольный момент становится отличным от нуля. Появление в диэлектрике в электрическом поле отличного от нуля дипольного момента называется поляризацией диэлектрика. В диэлектриках первой группы имеет место ориентационная или дипольная поляризация.

В диэлектриках второй группы в электрическом поле центры распределений положительных и отрицательных зарядов смещаются в противоположных направлениях вдоль направления электрического поля за счет деформации электронных орбит, при этом у каждой молекулы возникает дипольный момент, ориентированный по полю (см. рис 4.3).

Рис. 4.3

Такой дипольный момент называют индуцированным, а механизм возникновения поляризации – электронной или деформационной поляризацией.

Электрическое поле в диэлектриках

Количественной характеристикой степени поляризации диэлектрика служит дипольный момент единицы объема диэлектрика. Если объем диэлектрика , тодипольный момент единицы объема равен сумме дипольных моментов всех молекул, находящихся в объеме, деленной на объем: