wprowadzenie
polaryzacja dielektryczna jest terminem określającym zachowanie się materiału, gdy na niego przyłożone jest zewnętrzne pole elektryczne. Prosty obraz może być wykonany za pomocą kondensatora jako przykład. Poniższy rysunek przedstawia przykład materiału dielektrycznego pomiędzy dwiema równoległymi płytami przewodzącymi. Ładunki w materiale będą reagować na pole elektryczne spowodowane przez płyty.
korzystając z modelu kondensatora, można zdefiniować względną przenikalność lub stałą dielektryczną materiału, ustawiając jego względną przenikalność równą stosunkowi zmierzonej pojemności i pojemności kondensatora testowego, która jest również równa bezwzględnej przenikalności materiału podzielonej przez przenikalność próżni.
\
stała dielektryczna jest ważnym terminem, ponieważ inny termin znany jako polaryzacja elektroniczna lub \(\alpha_e\) może być związany ze stałą dielektryczną. Polaryzacja elektroniczna jest mikroskopijnym zjawiskiem polaryzacji, które występuje we wszystkich materiałach i jest jednym z głównych mechanizmów napędzających polaryzację dielektryczną.
aby wyjaśnić, w jaki sposób stała dielektryczna odnosi się do elektronicznej polaryzacji materiału, należy określić polaryzację lub P materiału. Polaryzacja materiału jest zdefiniowana jako całkowity moment dipolowy na jednostkę objętości, a jego równanie to
\
gdzie \(\chi\) termin jest znany jako podatność elektryczna materiału podana przez równanie \(\chi = \epsilon_r – 1\). Następnie, z podstawienia \(\epsilon_r – 1\) dla \(\chi\), ustala się równanie dotyczące względnej przenikalności i polaryzacji elektronowej. \ Gdzie n jest liczbą cząsteczek na jednostkę objętości .
chociaż równanie to odnosi się do stałej dielektrycznej z polaryzacją elektroniczną, reprezentuje tylko materiał jako całość i nie uwzględnia pola lokalnego ani pola doświadczanego przez cząsteczkę w dielektryku. To pole jest znane jako pole Lorentza, a równanie do zdefiniowania tego jest podane jako,
\
i poprzez zastąpienie tej wartości z powrotem dla pola użytego w poprzedniej metodzie, określa się następujące równanie
\
to równanie jest znane jako równanie Clausiusa-Mossottiego i jest sposobem na wymianę między mikroskopową właściwością przenikalności elektronicznej a stałą dielektryczną. Oprócz znajomości elektronicznej polaryzacji materiału, istnieją również inne czynniki, takie jak skład chemiczny i rodzaj wiązania, które określają całkowite zachowanie dielektryczne materiału. Jednak polaryzacja elektroniczna jest zawsze nieodłączna dla materiału dielektrycznego.
