2.1.4. Диэлектрлік материалдардағы физикалық процестері.

Диэлектриктер – электр өткізбейтін заттар оң зарядтар мен теріс зарядтарды тең мөлшерде бөліп келетін молеклалардан немесе диэлектрик ішінде емін-еркін қозғала алмайтын иондардан тұрады. Сыртқы электрик күштердің әсерімен диэлектриктегі зарядтар не аз ғана ығысады, не өздерінің орналасу бағытын өзгертеді. Сөйтіп диэлектриктер бейтарап денелер болып табылады. Диэлектриктер тобына эбонит, форфор сияқты қатты денелер және сұйықтар мен газдар жатады.

Егер диэлектрикті электр өрісіне енгізсек, онда бұл өрусте диэлектриктің өзі де елеулі өзгериске ұшырайды. Молекулалардың өлшемдеримен салыстырғанда анағұрлым үлкен қашықтықтар үшін электрондардың әсері қандай да бір нүктеде орналастырылған молекуланың ішіндегі олардың зарядтар қосындысының әсеріне эквивалентті болады.

Осындай нүктенің теріс зарядтардың ауылық центрі деп атайды. Осы сияқты ядроляардың әсері оң зарядтардың ауырлық центрине орналастырылған олардың зарядтар қосыныдысының эквивалетті болады.

Сырқы электр өрісі болмаған кезде оң және теріс зарядтардың ауырлық центрлері бір-біріне қатысты дәл келуі немесе ығысқан болуы мүмкін. Ығысқан жағдай да молекула электр дипольге эквивалентті болды, сөйтіп оны полюсті деп атайды. Оның меншікті электрлік моменті -ға тең болады. Электр өрісі жоқ болғанда әр таңбалы зарядтардың ауырлық центлері біріккен, меншіктк электрлік моментерге ие болатын молекулаларполюссіз деп аталады. Сыртқы электр өрісінің әсерінен полярлық емес молекулалардағы заряттарды салыстырсақ, онда оң зарядтар өріс бағытымен, теріс заряддтар өріске қарсы ығысады. Сөйтіп, молекула электрик моментке ие болады, ал оның шамасы өріс кернеулігіне пропорционал:

. (2.3)

Полюссіз молекула сыртқы өрістен өзін серпімді диполь, полюсті молекула сыртқы электр өрісінде өзін қатаң диполь ретінде ұстайды.

Иондық кристалдарда жеке молекулалар. өздерінің даралығын жоғалтады. Кристалл тұтас алғанда молекула сияқты көрінеді. Иондық кристалдар торын бір-біріне кигізілген бірі оң, екіншісі теріс иондардан жасалған екі тор ретінде қарастыруға болады. Кристалдардың иондарына сыртқы өріс әсер еткенде олар бірі-біріне қатысты ығысады да диэлектриктің поляризациялануын тұғызады.

Егер де диэлектрикке қандай да бір зарядталған денені жақындатсақ, онда диэлектриктегі зарядтар орын ауыстырмайды, тек қана бір бағытта ыңғаласып орналасатын болады. Осының нәтижесінде диэлектриктің жақындатқан дене жақ ұшында аттас зарядтар пайда болады. Диэлектриктің осндай күйі поляризация күйі деп аталады.

Диэлектрик жағдайында тұтасумен алғанда молекулалар бейтарап және көршілес тұнған молекулалардың зарядтары бірін-бірі теңгередң. Бірақ диэлектриктің сырқы бетінде зарядтар теңгеріле алмайды. Мысалы, зарядталған екі пластиканың электр өрісіне біртекті диэлектрик ендірсек, онда теріс пластина жақтағы диэлектрик бетінде теңгерілмеген оң заряд, ал оң пластина жақтағ бетінде теріс заряд пайда болады (2.1-сурет). Бұл зарядтарбайланысқан зарядтар деп аталады. Сөйтіп, бұл зарядта диэлектрик беттерінде тұрақты жәнебеттік тығыздық пен орналасқан деуімізге болады. Осның нәтижесінде диэлектриктер ішінде қосымшаэлектр пайда болады. Оны диэлектриктің поляризациясы тудырады да, бағыты жазық кондаенсатор астарларының арасындағы өріс бағытын қарама- қарсы болады. Ал қорытқы электр өрісініңбағыты көрсетілгендей, алғашқы электр өрісінің бағытына сәйкес келеді.

Диэлектриктер поляризация дегеніміз сыртқы кернеудің әсерімен байланысқан зарядтардың зарядтардың ығысу процесін айтады. Диэлектриктердің поляризациясын

2.1-Сурет

2.1 - суретте көрсетілгендей оң зарядтармен теріс зарядтар бір біріне сыртқы өріс әсерінен L қашықтықта ығысқан бұларды серпімді электрлік диаполь деп аталады. Зарядпен арақашықтық көбейтіндісін =gL диполь формуласы