Inleiding
diëlektrische polarisatie is de term die wordt gegeven om het gedrag van een materiaal te beschrijven wanneer er een extern elektrisch veld op wordt toegepast. Een eenvoudig beeld kan worden gemaakt met behulp van een condensator als voorbeeld. Onderstaande figuur toont een voorbeeld van een diëlektrisch materiaal tussen twee geleidende parallelle platen. De ladingen in het materiaal zullen een reactie hebben op het elektrische veld veroorzaakt door de platen.
met behulp van het condensatormodel is het mogelijk de relatieve permittiviteit of de diëlektrische constante van het materiaal te definiëren door de relatieve permittiviteit van het materiaal gelijk te stellen aan de verhouding tussen de gemeten capaciteit en de capaciteit van een testcondensator, die ook gelijk is aan de absolute permittiviteit van het materiaal gedeeld door de permittiviteit van vacuüm.
\
de diëlektrische constante is een belangrijke term, omdat een andere term bekend als de elektronische polariseerbaarheid of \(\alpha_e\) kan worden gerelateerd aan de diëlektrische constante. De elektronische polariseerbaarheid is een microscopisch polarisatieverschijnsel dat in alle materialen voorkomt en een van de belangrijkste mechanismen is die diëlektrische polarisatie aandrijft.
om uit te leggen hoe de diëlektrische constante zich verhoudt tot de elektronische polariseerbaarheid van een materiaal, moet de polarisatie of P van een materiaal worden bepaald. De polarisatie van een materiaal wordt gedefinieerd als het totale dipoolmoment per volume – eenheid, en de vergelijking is,
\
waarbij de \(\chi\) term bekend staat als de elektrische gevoeligheid van het materiaal gegeven door de vergelijking \(\chi = \epsilon_r-1\). Vervolgens wordt door het vervangen van \(\epsilon_r – 1\) door \(\chi\) een vergelijking bepaald met betrekking tot de relatieve permittiviteit en de elektronische polariseerbaarheid. \ Waarin N het aantal moleculen per volume-eenheid is.
hoewel deze vergelijking de diëlektrische constante in verband brengt met de elektronische polariseerbaarheid, vertegenwoordigt zij alleen het materiaal als geheel, en heeft zij geen effect op het lokale veld, of op het veld dat een molecuul in een diëlektricum ervaart. Dit veld staat bekend als het Lorentz-veld, en de vergelijking om dit te definiëren wordt gegeven als,
\
en door deze waarde terug te vervangen door het veld dat in de vorige methode werd gebruikt, wordt de volgende vergelijking bepaald
\
deze vergelijking staat bekend als de Clausius-Mossotti vergelijking en is de manier om de microscopische eigenschap van elektronische permittiviteit en de diëlektrische constante uit te wisselen. Naast het kennen van de elektronische polariseerbaarheid van een materiaal, zijn er ook andere subfactoren, zoals chemische samenstelling en bindingstype die het totale diëlektrische gedrag van een materiaal bepalen. Elektronische polarisatie is echter altijd inherent aan een diëlektrisch materiaal.
