Qutbli va qutbsiz dielektriklar

Qutbli va qutbsiz dielektriklar.
Dielektriklar ikki turga bo`linadi: qutbli va qutbsiz. Turli xil moddalarda, musbat va manfiy elektr zaryadilarining fazoviy joylashuvi har xil bo`lishi mumkin. Agar molekulalarning barcha musbat va manfiy zaryadlarini bitta umumiy musbat va bitta umumiy manfiy zaryadlarga ajratsak, mos ravishda ular o`z og`irlik markazlariga ega. Og`irlik markazidagi fazoviy bir-biriga mos tushgan zaryadlar qutbsiz molekulaga ega bo`lib, bunday molekulalardan tashkil topgan jismlar qutbsiz jismlar deyiladi. Ikkinchi holda molekula tashqi elektr maydoni ta'sir etmagan holda ham o`z elektr momenti noldan farqli bo`lib, dipol hosil qilganligi sababli, molekula qutbli hisoblanadi va ular asosida tashkil topgan jismlar qutbli jismlar deyiladi.
Molekulalarning elektr momenti quyidagicha aniqlanadi:
m = q l Kl m
bu yerda q–molekulalarning jami musbat (yoki manfiy) elektr zaryadi; l- dipol yelkasi.
Qutbli molekulalarning elektr momenti 10^-30 Kl m atrofida, qutbsiz molekulaniki esa l =0 bo`lganligi uchun m = 0 bo`ladi. Simmetrik joylashgan molekulalar qutbsiz, nosimmetrik joylashgan molekulalar qutbli bo`ladi. Bir atomli molekulalar (He, Ne, Kr) va ikki atomli (N<sub>2</sub>, Cl<sub>2</sub> va hakozolar ) molekulalar qutbsizdir. Ion bog`lanishli molekulalar qutbli bog`lanishlarga kiradi.
Dielektrik qutblanishlarning asosiy turlari.
Dielektriklarda qutblanish asosan ikki turga: elektr maydoni ta'sirida juda tez sodir bo`ladigan (elektron-ion) va sekin o`sib sekin pasayadigan (relaksatsiya) qutblanishlariga bo`linadi. Birinchi turdagi qutblanish juda tez o`tishi natijasida dielektrikda elektr energiyasi sarflanmaydi, ikkinchi turdagisida esa qutblanish asta sekin sodir bo`lib, dielektrik qizishi natijasida energiya sarflanadi.
Kondensator sig`imi va unda yig`ilgan zaryad dielektrikda sodir bo`ladigan qutblanish jarayonini o`zida aks ettiradi. 3 b–rasmda dielektrikning ekvivalent chizmasi keltirilgan bo`lib U–kuchlanish manbai, S<sub>0</sub> q<sub>0</sub> -vakuumdagi sig`im va zaryad, S, q-elektron-ion, dipol-relaksatsiya, ion-relaksatsiya, elektron relaksatsiya va o`z-o`zidan qutblanishlarning sig`im va zaryadi, r– yuqorida qayt etilgan qutblanish mexanizmlarida sochilgan energiyaga mos qarshiliklar; R–izolyatsiya qarshiligi.
Elektron qutblanish (qe, Se) atom yoki ionlar elektron qobig`ining siljishi va ezilishi hisobiga sodir bo`lib, bu turdagi qutblanish katta tezlikda (10<sup>-15</sup> sek) kechadi va qiymat jihatdan yorug`likning sindirish ko`rsatgichi kvadratiga tengdir. Bunday qutblanish barcha dielektriklarda ko`zatilib, ularning atomlaridagi elektronlar musbat elektrod tomon siljiydi. Qutbli bo`lmagan holatdagi va qattiq dielektriklarda qutblanish sust kechib, e<sub>r</sub> qiymati 2–2,5 atrofida bo`ladi. Elektron qutblanishda jism qizdirilganda zichligi kamayadi, natijada hajm birligidagi atom soni kamayib, qutblanish susayadi. Elektron qutblanishda elektr energiya sarf bo`lmaydi. Bunday qutblanish neft moylarida, qattiq moddalar parafin va boshqalarda kuzatiladi.
Ionli qutblanish (q<sub>i</sub> S<sub>i</sub> ) kristall panjarali qattiq jismlarda bush bog`langan ionlar siljishi natijasida ro`y beradi. Ionli qutblanish elektronli qutblanishga nisbatan kuchliroq kechadi va e<sub>r</sub> qiymati 5-30 oralig`ida bo`ladi. Ion o`lcham jihatidan elektrondan katta bo`lib, qutblanish tezligi past 10<sup>-3</sup> sek bo`ladi. Bu qutblanishda energiya isrofi bo`lmaydi, faqat yuqori chastotada ionlarning rezonansi hisobiga materiallarda elektr energiya isrofi kuzatiladi.
Dipol-relaksatsiya qutblanishi (q<sub>d-r</sub>, S<sub>d -r</sub>, r<sub>d-r</sub>) betartib issiqlik harakatida bo`lgan zarrachalar elektr maydoni ta'sirida o`z yo`nalishini o`zgartirishi hisobiga ro`y beradi. Agar molekulyar kuchlar dipollarning maydon uzra yo`nalish olishiga xalal bermasa, u holda dipol qutblanishi sodir bo`ladi. Qutbli dielektriklardagi dipol molekulalarning musbat va manfiy zaryadlari og`irlik markazlari bir-biriga mos kelmay balki molekula chekkasiga siljigan holda elektr momenti hosil qiladi. Elektr maydonida qoplamalarga nisbatan teskari ishoradagi qoplamalarga tomon intiladi. Dipol bu burilishda ma'lum qarshilikka uchraydi va uni yengish uchun energiya sarflaydi. Dipol qutblanish ancha sekin ( 10<sup>-6</sup> – 10<sup>-8</sup> s) kechikishi sababli radio tulqinida (106–108 Gs ) maydon o`zgarishi qutblanish vaqtiga yaqinlashib qoladi; natijada yuqori chastotada dipol molekulalar maydon yo`nalishining o`zgarishiga ulgurolmay qoladi va qutblanish susayib, e_r qiymati pasayadi 4-rasm. Dipol qutblanish qutbli gazlar, suyuqliklar va ba'zi organik qattiq moddalarga xosdir. Kuchlanganlik uzilgandan so`ng dipolning issiqlik harakati ta'sirida tartibli susayish vaqti (е = 2,71) relaksatsiya vaqti deb ataladi. Qutbli dielektrikda e<sub>r</sub> qiymatining temperaturaga qarab o`zgarishi 5–rasmda keltirilgan bo`lib, past temperaturalarda jismning qovushqoqligi yuqoriligi tufayli dipollar harakatsiz qoladi; material qizdirilsa, u yumshab, ichki ishqalanish susayishi tufayli dipol burilishi yengillashadi va e<sub>r</sub> qiymati ortadi. Yuqori temperaturada esa dipolning aniq yo`nalishiga betartib issiqlik harakati halaqit berib e_r qiymati kamayadi.