Polaryzacja dielektryka

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Polaryzacja dielektryka (również: polaryzacja dielektryczna) – zjawisko polegające na utworzeniu dipoli elektrycznych lub orientacji już istniejących dipoli w reakcji na przyłożone pole elektryczne. W wyniku polaryzacji w dielektryku powstaje wewnętrzne pole elektryczne, które częściowo równoważy przyłożone zewnętrzne pole.

Cząsteczka (molekuła) – neutralna elektrycznie grupa dwóch lub więcej atomów utrzymywanych razem kowalencyjnym wiązaniem chemicznym. Cząsteczki różnią się od cząstek (np. jonów) brakiem ładunku elektrycznego. Jednakże, w fizyce kwantowej, chemii organicznej i biochemii pojęcie cząsteczka jest zwyczajowo używane do określania jonów wieloatomowych.Elektryczny moment dipolowy jest to wektorowa wielkość fizyczna charakteryzująca dipol elektryczny. Dipol jest układem dwóch ładunków o tych samych wartościach bezwzględnych, ale przeciwnych znakach. Elektryczny moment dipolowy p dwóch punktowych ładunków o jednakowych wartościach q i przeciwnych znakach jest równy iloczynowi odległości między nimi i wartości ładunku dodatniego:

Skutkiem polaryzacji jest załamanie, odbicie i tłumienie fal elektromagnetycznych w dielektrykach. Makroskopowo objawia się ona tym, że zwiększa pojemność elektryczną kondensatora wypełnionego dielektrykiem. W polu elektrycznym ciała dielektryczne na skutek polaryzacji uzyskują makroskopowy moment dipolowy, co powoduje ich przyciąganie przez ładunki elektryczne i może być opisane jako ładunek indukowany na ich powierzchni.

Michael Faraday (ur. 22 września 1791, zm. 25 sierpnia 1867) – fizyk i chemik angielski, eksperymentator, samouk. Profesor Instytutu Królewskiego i Uniwersytetu w Oksfordzie, członek Royal Society, w młodości asystent H.B. Davy’ego.Laureaci Nagrody Nobla w dziedzinie chemii – laureaci nagrody przyznawanej corocznie osobom (1–3 rocznie), które dokonały odkrycia naukowego lub wynalazku w dziedzinie chemii (jednej z pięciu różnych dziedzin), wyświadczając tym największe dobrodziejstwo ludzkości; kryterium oceny osiągnięć kandydatów do Nagrody Nobla sformułował Alfred Nobel (1833–1896) w swoim testamencie. Fundusz nagród pochodzi z odsetek od majątku fundatora, którym zarządza Fundacja Nobla. Decyzje w sprawach wyróżnień podejmuje Królewska Szwedzka Akademia Nauk, zgodnie ze ściśle opisaną procedurą. Ceremonie wręczania nagród odbywają się od roku 1901, 10 grudnia kolejnych lat, co jest uhonorowaniem rocznicy śmierci fundatora (10 grudnia 1896).

Polaryzacją bywa też zwany wektor polaryzacji, który opisuje zjawisko polaryzacji.

Historia[ | edytuj kod]

  • Starożytni Grecy, wiedzieli, że bursztyn (po gr. elektron) po potarciu przyciąga drobne przedmioty. Było to rezultatem przyciągania pomiędzy dipolami a naładowanym bursztynem.
  • W roku 1837 Michael Faraday zmierzył wpływ różnych dielektryków na pojemność kondensatora. Były to pierwsze ilościowe badania efektów wywołanych przez polaryzację dielektryka.
  • W roku 1850 Ottaviano-Fabrizio Mossotti analizował wpływ właściwości mikroskopowych materiału na przenikalność elektryczną, a w 1879 Rudolf Clausius zaproponował ujęcie ilościowe, zwane równaniem Clausiusa-Mossottiego.
  • W roku 1912 Peter Debye zbudował model opisujący dynamikę dipoli w zmiennym polu elektrycznym. Za to i za inne osiągnięcia otrzymał w 1936 nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.
  • Spolaryzowany dielektryk w kondensatorze.

    Mechanizmy polaryzacji dielektryka[ | edytuj kod]

    Pole elektryczne działające na cząstkę dielektryka wytwarzające lub zmieniające orientację już istniejących dipoli jest sumą pola elektrycznego zewnętrznego, oraz wytwarzanego przez otaczający cząstkę ośrodek, w tym szczególnie sąsiednie dipole. W ogólności zagadnienie jest bardzo trudne do opisania, różne substancje zachowują się w odmienny sposób. Istnieją modele, które w prostych sytuacjach pozwalają na wyznaczenie tego pola: pole lokalne Lorentza, teorie Onsagera, Kirkwooda i Fröhlicha.

    Język grecki, greka (starogr. dialekt attycki Ἑλληνικὴ γλῶττα, Hellenikè glõtta; nowogr. Ελληνική γλώσσα, Ellinikí glóssa lub Ελληνικά, Elliniká) – język indoeuropejski z grupy helleńskiej, w starożytności ważny język basenu Morza Śródziemnego. W cywilizacji Zachodu zaadaptowany obok łaciny jako język terminologii naukowej, wywarł wpływ na wszystkie współczesne języki europejskie, a także część pozaeuropejskich i starożytnych. Od X wieku p.n.e. zapisywany jest alfabetem greckim. Obecnie, jako język nowogrecki, pełni funkcję języka urzędowego w Grecji i Cyprze. Jest też jednym z języków oficjalnych Unii Europejskiej. Po grecku mówi współcześnie około 15 milionów ludzi. Język grecki jest jedynym językiem z helleńskich naturalnych, który nie wymarł.Względna przenikalność elektryczna (dawn. stała dielektryczna) – bezwymiarowa wielkość określająca ilokrotnie przenikalność elektryczna danego ośrodka ε jest większa od przenikalności elektrycznej próżni ε0

    Polaryzacja dielektryków jest rezultatem 5 podstawowych zjawisk: polaryzacji elektronowej, atomowej, jonowej, orientacyjnej i ładunkiem przestrzennym.

    Mechanizm elektronowej polaryzacji dielektryka

    Polaryzacja elektronowa[ | edytuj kod]

    Polaryzacja elektronowa jest rezultatem przesunięcia się, pod wpływem pola elektrycznego, ujemnie naładowanych chmur elektronowych względem dodatnich jąder. Występuje we wszystkich materiałach. Jest to proces bardzo szybki, dlatego gdy badane jest zmiennym polem elektrycznym, to efekty z nim związane są obserwowane do częstotliwości odpowiadających ultrafioletowi. Wielkość powstałego momentu dipolowego określa polaryzowalność elektronowa:

    Wydawnictwa Komunikacji i Łączności Sp. z o.o. (w skrócie WKŁ) – polskie wydawnictwo, publikujące głównie z zakresu tematyki motoryzacji, elektroniki, telekomunikacji, drogownictwa i lotnictwa. Siedziba firmy i księgarnia firmowa znajduje się w Warszawie na Mokotowie przy ul. Kazimierzowskiej 52.Pojemnością elektryczną odosobnionego przewodnika nazywamy wielkość fizyczną C równą stosunkowi ładunku q zgromadzonego na przewodniku do potencjału φ {displaystyle varphi } tego przewodnika.

    gdzie:

    Peter Debye, właściwie Petrus Josephus Wilhelmus Debije (potem zmienił na Peter Joseph William Debye), (ur. 24 marca 1884 w Maastricht, Holandia, zm. 2 listopada 1966 w Ithaca, Nowy Jork, USA) – holenderski chemik zajmujący się chemią fizyczną, laureat nagrody Nobla w 1936 w dziedzinie chemii.Kulomb (C) – jednostka ładunku elektrycznego w układzie SI (jednostka pochodna układu SI). Nazwa kulomb pochodzi od nazwiska francuskiego uczonego Charles’a Coulomba.
    – polaryzowalność elektronowa atomów dielektryka, – zaindukowany moment dipolowy, – lokalne natężenie pola elektrycznego.

    Polaryzacja atomowa[ | edytuj kod]

    Polaryzacja atomowa zwana również molekularną lub cząsteczkową. Jest rezultatem przesunięcia się względem siebie atomów cząsteczki posiadających różne ładunki. Atomy mają znacznie większe masy niż elektrony, dlatego reakcja na zmianę pola elektrycznego jest wolniejsza. Zjawiska wynikające z polaryzacji atomowej są obserwowane do częstotliwości odpowiadającej podczerwieni. Jej udział w całkowitej polaryzacji jest znacznie mniejszy niż polaryzacji elektronowej, toteż niekiedy bywa ona pomijana.

    Objętość – miara przestrzeni, którą zajmuje dane ciało w przestrzeni trójwymiarowej. W układzie SI jednostką objętości jest metr sześcienny, jednostka zbyt duża do wykorzystania w życiu codziennym. Z tego względu najpopularniejszą w Polsce jednostką objętości jest jeden litr (l) (1 l = 1 dm = 0,001 m³).Pole elektryczne – stan przestrzeni otaczającej ładunki elektryczne lub zmienne pole magnetyczne. W polu elektrycznym na ładunek elektryczny działa siła elektrostatyczna.

    Polaryzacja jonowa[ | edytuj kod]

    Polaryzacja jonowa zachodzi tylko w materiałach o wiązaniach jonowych. Jest rezultatem przesunięcia się jonów w sieci krystalicznej materiału – jednego znaku w jedną, drugiego w drugą. Jest najwolniejsza ze wszystkich procesów polaryzacyjnych, gdyż wymaga ruchu wielu atomów związanych w sieci krystalicznej.

    Ładunek związany - ładunek elektryczny, który powstaje w dielektryku, szczególnie na jego powierzchni, umieszczonego w polu elektrycznym w wyniku zjawiska polaryzacji dielektrycznej. Ładunek powstaje w wyniku przesuwania się ładunków wewnątrz cząsteczek, rozsuwaniu się ładunków dipoli, porządkowania dipoli.Ultrafiolet, nadfiolet, promieniowanie ultrafioletowe, promieniowanie nadfioletowe (skrót UV) – promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali od 10 nm do 400 nm (niektóre źródła za ultrafiolet przyjmują zakres 100–400 nm), niewidzialne dla człowieka. Promieniowanie ultrafioletowe są to fale krótsze niż promieniowanie widzialne i dłuższe niż promieniowanie rentgenowskie. Zostało odkryte niezależnie przez niemieckiego fizyka, Johanna Wilhelma Rittera, i brytyjskiego chemika, Williama Hyde’a Wollastona, w 1801 roku.
    Mechanizm orientacyjnej polaryzacji dielektryka

    Polaryzacja orientacyjna[ | edytuj kod]

    Polaryzacja orientacyjna zwana również dipolową występuje tylko w dielektrykach polarnych, czyli takich, których cząsteczki tworzą trwałe dipole (mają własny moment dipolowy). W polu elektrycznym działa na nie porządkujący moment siły. Jednocześnie uporządkowanie jest niszczone przez drgania termiczne, co powoduje, że polaryzacja orientacyjna jest zależna od temperatury.

    Dipol (z gr. dipolos - dwa bieguny) to układ dwóch różnoimiennych ładunków lub biegunów magnetycznych. Układ można scharakteryzować przez wektor zwany momentem dipolowym. Dipol wytwarza charakterystyczne pole zwane polem dipolowym.Wielkość fizyczna – właściwość fizyczna ciała lub zjawiska, którą można określić ilościowo, czyli zmierzyć.

    Polaryzacja ładunkiem przestrzennym[ | edytuj kod]

    Polaryzacja ładunkiem przestrzennym występuje w materiałach, w których występują makroskopowe obszary, w których mogą poruszać się nośniki ładunków, ale ich swoboda jest ograniczona, z różnych przyczyn, do obszarów mniejszych niż rozmiary ciała. Mogą to być na przykład przewodzące granule rozmieszczone w izolującej osnowie. Ładunki mogą się przemieszczać jedynie w granicach ziaren fazy przewodzącej, które w ten sposób stają się dipolami.

    Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej jest wydawnictwem Politechniki Warszawskiej specjalizującym się w wydawaniu skryptów, podręczników, monografii oraz prac naukowych autorstwa głównie wykładowców Politechniki Warszawskiej.Kondensator – jest to element elektryczny (elektroniczny), zbudowany z dwóch przewodników (okładek) rozdzielonych dielektrykiem.


    Podstrony: 1 [2] [3] [4]




    Warto wiedzieć że... beta

    Dyspersja w optyce – zależność współczynnika załamania ośrodka od częstotliwości fali świetlnej. Jednym ze skutków dyspersji jest to, że wiązki światła o różnych barwach, padające na granicę ośrodków pod kątem różnym od zera, załamują się pod różnymi kątami. Efekt ten można zaobserwować, gdy światło białe pada na pryzmat i ulega rozszczepieniu na barwy tęczy.
    Piezoelektryki lub materiały piezoelektryczne – kryształy, w których obserwowane jest zjawisko piezoelektryczne, polegające na pojawieniu się pod wpływem naprężeń mechanicznych ładunków elektrycznych na ich powierzchni.
    Podatność elektryczna, podatność dielektryczna – wielkość fizyczna określająca zdolność polaryzacji dielektryka pod wpływem pola elektrycznego.
    Ferroelektryki – dielektryki, które wykazują pętle histerezy w zewnętrznym polu elektrycznym. Wskutek występowania spontanicznie spolaryzowanych obszarów (domen) ferroelektryki mają bardzo dużą przenikalność elektryczną.
    Współczynnik załamania ośrodka jest miarą zmiany prędkości rozchodzenia się fali w danym ośrodku w stosunku do prędkości w innym ośrodku (pewnym ośrodku odniesienia). Dokładniej jest on równy stosunkowi prędkości fazowej fali w ośrodku odniesienia do prędkości fazowej fali w danym ośrodku
    Prawo Joule’a, zwane również prawem Joule’a-Lenza, pozwala wyznaczyć ilość ciepła, które wydziela się podczas przepływu prądu elektrycznego przez przewodnik elektryczny
    Funkcja dielektryczna, funkcja dielektryczna liniowej odpowiedzi układu jest definiowana w fizyce materii skondensowanej jako stosunek podłużnej indukcji elektrycznej do podłużnego pola elektrycznego w granicy znikającego ładunku domieszek (dla podkreślenia tego mówi się czasem o funkcji dielektrycznej liniowej odpowiedzi)

    Reklama