Bevezetés
a dielektromos polarizáció az anyag viselkedésének leírására adott kifejezés, amikor külső elektromos mezőt alkalmaznak rajta. Egy egyszerű képet lehet készíteni egy kondenzátor segítségével. Az alábbi ábra egy dielektromos anyag példáját mutatja két vezető párhuzamos lemez között. Az anyag töltései reagálnak a lemezek által okozott elektromos mezőre.
a kondenzátor modell segítségével meg lehet határozni az anyag relatív permittivitását vagy dielektromos állandóját úgy, hogy beállítjuk annak relatív permittivitását, amely megegyezik a mért kapacitás és a tesztkondenzátor kapacitásának arányával, amely szintén megegyezik az anyag abszolút permittivitásával osztva a vákuum permittivitásával.
\
a dielektromos állandó fontos kifejezés, mert egy másik kifejezés, amelyet elektronikus polarizálhatóságnak vagy \(\alpha_e\) neveznek, összefüggésbe hozható a dielektromos állandóval. Az elektronikus polarizálhatóság egy mikroszkopikus polarizációs jelenség, amely minden anyagban előfordul, és az egyik fő mechanizmus, amely a dielektromos polarizációt vezérli.
annak magyarázatához, hogy a dielektromos állandó hogyan kapcsolódik az anyag elektronikus polarizálhatóságához, meg kell határozni az anyag polarizációját vagy P-jét. Az anyag polarizációját a térfogategységre jutó teljes dipólusmomentumként definiáljuk, egyenlete pedig
\
ahol a \(\chi\) kifejezést az anyag elektromos érzékenységének nevezzük, amelyet a \(\chi = \epsilon_r – 1\) egyenlet ad meg. Ezután a \(\epsilon_r – 1\) helyettesítésével meghatározzuk a relatív permittivitást és az elektronikus polarizációt. \ Ahol N az egységnyi térfogatra jutó molekulák száma.
bár ez az egyenlet a dielektromos állandót az elektronikus polarizálhatósággal kapcsolja össze, csak az anyag egészét képviseli, és nem veszi figyelembe a helyi mezőt, vagy a dielektrikumban lévő molekula által tapasztalt mezőt. Ezt a mezőt Lorentz-mezőnek nevezzük, és az ennek meghatározására szolgáló egyenletet a következőképpen adjuk meg:
\
és ha ezt az értéket visszahelyezzük az előző módszerben használt mezőre, a következő egyenletet határozzuk meg
\
Ez az egyenlet Clausius-Mossotti egyenlet néven ismert, és az elektronikus permittivitás mikroszkopikus tulajdonsága és a dielektromos állandó közötti csere módja. Az anyag elektronikus polarizálhatóságának ismerete mellett vannak más részfaktorok is, mint például a kémiai összetétel és a kötés típusa, amelyek meghatározzák az anyag teljes dielektromos viselkedését. Az elektronikus polarizáció azonban mindig egy dielektromos anyagban rejlik.
