Основные виды поляризации диэлектриков

Существует большое число различных физических механизмов поляризации. Отметим из них лишь некоторые, наиболее типичные.

Электронная поляризация - смещение и деформация орбит электронов относительно атомных ядер (Рис. 2.3, а).

Рис. 2.3. Схематическое изображение различных видов поляризации

Электронная поляризация устанавливается при приложении внешнего электрического поля за чрезвычайно короткое время (порядка 10^-15 с). Она наблюдается у всех диэлектриков независимо от наличия в них других видов поляризации. Энергия, затраченная на электронную поляризацию, полностью (т.е. без потерь) освобождается в процессе разряда после снятия электрического поля. Поэтому электронная поляризация создает в диэлектрике только реактивный емкостный ток.

Ионная поляризация - смещение относительно друг друга ионов, образующих молекулы (Рис. 2.3, б). Эта поляризация характерна для диэлектриков, имеющих ионную структуру, и протекает тоже за весьма малые промежутки времени с начала воздействия напряжения (порядка 10^-13 c). Как и электронная, она создает в диэлектрике чисто реактивный ток.

Дипольная поляризация - поворот ("ориентация") дипольных молекул в полярных диэлектриках (Рис. 2.3, в). Она принадлежит к числу релаксационных (ослабевающих) видов поляризации и происходит относительно медленно, т.к. поворот диполей по полю требует преодоления сил трения в диэлектрике. Поэтому дипольная поляризация сопровождается необратимыми активными потерями электрической энергии.

Миграционная или структурнаяполяризация проявляется в твердых диэлектриках с неоднородной структурой. Наличие макроскопических неоднородностей в структуре диэлектрика (примесей, включений или участков с различной проводимостью) приводит к тому, что при воздействии электрического поля электроны и ионы включений перемещаются в них, образуя большие поляризационные области (Рис. 2.4).

Рис. 2.4 Поляризация в неодностях структуры

Спонтанная (самопроизвольная) поляризация присуща особому классу диэлектриков - сегнетоэлектрикам.

Эти кристаллические вещества состоят из отдельных самопроизвольно поляризованных областей доменов, представляющих собой элементарные ячейки кристаллической решетки. Под влиянием приложенного поля происходит ориентация дипольных моментов доменов, вызванная искажением кристаллической решетки. Это приводит к созданию очень большого суммарного электрического момента, к большому поляризационному заряду и большому емкостному току.