Поляризациа молекул

3.4 Ионно-релаксационная поляризация

Наблюдается в неорганических стеклах и в некоторых ионных веществах с неплотной упаковкой ионов. В этих случаях слабо связанные ионы вещества под воздействием внешнего электрического поля получают избыточные перебросы в направлении поля, как показано на рисунке 6.

С повышением температуры поляризация значительно увеличивается.

Рисунок 6 – Зависимость потенциальной энергии иона от расстояния при внешнем электрическом поле
В отсутствие внешнего электрического поля все направления перебросов ионов через потенциальный барьер равновероятны. Поэтому распределение ионов равномерно.

Рисунок 7 ­– Зависимость потенциальной энергии иона от расстояния при наличии внешнего поля

Из рисунка 7 следует, что вероятность перескока иона из положения 1 в положение 2 увеличивается, а вероятность обратных перескоков уменьшается. Это происходит потому, что за счет наложения поля потенциальный барьер в первом случае уменьшается на ∆U, а во втором – увеличивается на ∆U [4,6].

3.5 Дипольно-релаксационная поляризация

Если в диэлектрике имеются полярные молекулы и связь между ними невелика, то под действием поля они могут относительно легко поворачиваться. Ориентации диполей в поле препятствует тепловое движение. В результате возникает дипольная поляризация, зависящая от теплового движения.

При низких температурах ориентация молекул электрическим полем затруднена, поэтому диэлектрическая проницаемость невелика, график зависимости показан на рисунке 8. При повышении температуры время релаксации уменьшается из-за уменьшения вязкости, ориентация молекул облегчается, что приводит к увеличению интенсивности дипольно-релаксационной поляризации и резкому росту диэлектрической проницаемости, которая, после достижения максимума, уменьшается, приблизительно обратно пропорционально температуре за счет роста теплового движения молекул, препятствующего упорядочению полярных молекул (диполей).

Рисунок 8 – Зависимость диэлектрической проницаемости от частоты для жидкого полярного диэлектрика при различных температурах (1 - 20^оС, 2 - 40^оС, 3 - 60^оС)

При повышении температуры время релаксации уменьшается из-за уменьшения вязкости, ориентация молекул облегчается, что приводит к увеличению интенсивности дипольно-релаксационной поляризации и резкому росту диэлектрической проницаемости, которая, после достижения максимума, уменьшается, приблизительно обратно пропорционально температуре за счет роста теплового движения молекул, препятствующего упорядочению полярных молекул (диполей).

Рисунок 9 – Ориентация диполя в электрическом поле

Дипольно-релаксационная поляризация возможна, если молекулы силы не мешают диполям ориентироваться вдоль поля, как на рисунке 9 [6,7].