Introduzione
Polarizzazione dielettrica è il termine dato per descrivere il comportamento di un materiale quando un campo elettrico esterno è applicato su di esso. Una semplice immagine può essere fatta usando un condensatore come esempio. La figura seguente mostra un esempio di un materiale dielettrico tra due piastre parallele conduttori. Le cariche nel materiale avranno una risposta al campo elettrico causato dalle piastre.
Utilizzando il modello del condensatore, è possibile definire la permittività relativa o la costante dielettrica del materiale impostando la sua permittività relativa equivalente al rapporto tra la capacità misurata e la capacità di un condensatore di prova, che è anche uguale alla permittività assoluta del materiale diviso per la permittività del vuoto.
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La costante dielettrica è un termine importante, perché un altro termine noto come polarizzabilità elettronica o \(\alpha_e\) può essere correlato alla costante dielettrica. La polarizzabilità elettronica è un fenomeno di polarizzazione microscopica che si verifica in tutti i materiali ed è uno dei principali meccanismi che guida la polarizzazione dielettrica.
Per spiegare come la costante dielettrica si riferisce alla polarizzabilità elettronica di un materiale, è necessario determinare la polarizzazione o P di un materiale. La polarizzazione di un materiale è definita come il momento di dipolo totale per unità di volume e la sua equazione è,
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dove il termine \(\chi\) è noto come la suscettibilità elettrica del materiale dato dall’equazione \(\chi = \epsilon_r – 1\). Quindi, sostituendo \(\epsilon_r-1\) per \(\chi\), viene determinata un’equazione relativa alla permittività relativa e alla polarizzabilità elettronica. \ Dove N è il numero di molecole per unità di volume.
Mentre questa equazione mette in relazione la costante dielettrica con la polarizzabilità elettronica, rappresenta solo il materiale nel suo complesso e non prende in considerazione il campo locale o il campo sperimentato da una molecola in un dielettrico. Questo campo è conosciuto come Lorentz il campo, e l’equazione per definire questo è dato come,
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e sostituendo questo valore indietro per il campo utilizzato nel metodo precedente, la seguente equazione è determinata
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Questa equazione è nota come la relazione di Clausius-Mossotti equazione, che è il modo di interscambio tra il microscopico di proprietà di electronic costante dielettrica e la costante dielettrica. Oltre a conoscere la polarizzabilità elettronica di un materiale, ci sono anche altri sotto-fattori, come la composizione chimica e il tipo di legame che determinano il comportamento dielettrico totale di un materiale. Tuttavia, la polarizzazione elettronica è sempre inerente a un materiale dielettrico.
