1. ПОЛЯРИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИКОВ

1.5. Электронная поляризация

Электронная поляризация возникает в результате смещения электронных облаков относительно центра ядер атомов или ионов под действием электрического поля. Наблюдается во всех без исключения диэлектриках, а в неполярных материалах является единственным видом поляризации. Происходит электронная поляризация практически мгновенно - за время 10-14 - 10-16 с. После выключения электрического поля энергия, затраченная на поляризацию, возвращается источнику электрической энергии, так как деформированные оболочки атомов и ионов возвращаются в прежнее положение. Таким образом, эта поляризация происходит без потерь энергии. Вместе с ионной поляризацией она составляет группу «упругих» или быстрых видов поляризаций.
Электрический момент р, приходящийся на одну частицу (атом, ион) для не слишком больших полей, пропорционален напряженности поля
p = αэ • E.     (1.7)
Коэффициент α э называется электронной поляризуемостью. Для многих диэлектриков, таких как газы, неполярные жидкости можно легко установить взаимосвязь между макроскопическим параметром диэлектрической проницаемостью — ε и микроскопическим параметром — поляризуемостью α э, используя, приведенные в разделе «Поляризация» формулы p = αэ • n • E = ε0 ( ε - 1 ) • E , откуда
ε = 1 + n • αэ / ε0 ,     (1.8)
αэ частиц от температуры не зависит, но диэлектрическая проницаемость, как видно из последней формулы, зависит от числа частиц в единице объема n, которое уменьшается с повышением температуры из-за теплового расширения диэлектрика.
В температурной зависимости ε неполярных диэлектриков резкое уменьшение ε с температурой наблюдается при переходах вещества из одного агрегатного состояния в другое — из твердого в жидкое и из жидкого в газообразное. Диэлектрическая проницаемость ε неполярных диэлектриков близка к квадрату коэффициента лучепреломления диэлектрика (следствие уравнения Максвелла) ε » ν2. Так как время установления поляризации у таких диэлектриков очень мало, их ε не зависит от частоты вплоть до очень высоких частот, порядка 1014—1016 Гц. При таких частотах будет наблюдаться резонансная поляризация (см. рис. 1.4).
рис. 1.4
Большие отличия ε от ν2 свидетельствуют о том, что кроме электронной в веществе возникают другие виды поляризаций.