Introduction
La polarisation diélectrique est le terme donné pour décrire le comportement d’un matériau lorsqu’un champ électrique externe est appliqué sur celui-ci. Une image simple peut être faite en utilisant un condensateur comme exemple. La figure ci-dessous montre un example de matériau diélectrique entre deux plaques parallèles conductrices. Les charges dans le matériau auront une réponse au champ électrique provoqué par les plaques.
En utilisant le modèle de condensateur, il est possible de définir la permittivité relative ou la constante diélectrique du matériau en fixant sa permittivité relative équivalente au rapport de la capacité mesurée et de la capacité d’un condensateur de test, qui est également égale à la permittivité absolue du matériau divisée par la permittivité du vide.
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La constante diélectrique est un terme important, car un autre terme connu sous le nom de polarisabilité électronique ou \(\alpha_e\) peut être lié à la constante diélectrique. La polarisabilité électronique est un phénomène de polarisation microscopique qui se produit dans tous les matériaux et est l’un des principaux mécanismes qui entraîne la polarisation diélectrique.
Pour expliquer comment la constante diélectrique est liée à la polarisabilité électronique d’un matériau, il convient de déterminer la polarisation ou P d’un matériau. La polarisation d’un matériau est définie comme le moment dipolaire total par unité de volume, et son équation est,
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où le terme \(\chi\) est connu comme la susceptibilité électrique du matériau donnée par l’équation \(\chi=\epsilon_r-1\). Ensuite, en substituant \(\epsilon_r-1\) à \(\chi\), on détermine une équation reliant la permittivité relative et la polarisabilité électronique. \ Où N est le nombre de molécules par unité de volume.
Bien que cette équation relie la constante diélectrique à la polarisabilité électronique, elle ne représente que le matériau dans son ensemble et ne prend pas en compte le champ local, ni le champ expérimenté par une molécule dans un diélectrique. Ce champ est connu sous le nom de champ de Lorentz, et l’équation pour le définir est donnée comme,
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et en substituant cette valeur au champ utilisé dans la méthode précédente, l’équation suivante est déterminée
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Cette équation est connue sous le nom d’équation de Clausius-Mossotti et est le moyen d’échanger entre la propriété microscopique de la permittivité électronique et la constante diélectrique. En plus de connaître la polarisabilité électronique d’un matériau, il existe également d’autres sous-facteurs, tels que la composition chimique et le type de liaison, qui déterminent le comportement diélectrique total d’un matériau. Cependant, la polarisation électronique est toujours inhérente à un matériau diélectrique.
