28. Диэлектрическая проницаемость среды. Условия на границе раздела двух диэлектрических сред.

Напряженность результирующего поля внутри диэлектрика равна:

г де ε – диэлектрическая проницаемость среды. Диэлектрическая проницаемость вещества ε – это физическая величина, которая показывает, во сколько раз напряженность электрического поля в диэлектрике меньше напряженности электрического поля в вакууме.

С помощью теоремы о циркуляции вектора напряженности E и теоремы Гаусса для вектора электрического смещения D получим условия, устанавливающие взаимосвязь между характеристиками электростатического поля на границе двух диэлектриков. Применим теорему о циркуляции вектора напряженности E по замкнутому контуру L, который вытянут вдоль границы раздела диэлектриков. Будем стягивать этот контур к границе так, чтобы длина его участков, пересекающих границу, стремилась к нулю.

В этом предельном случае вклад в циркуляцию будут вносить только те участки контура, которые параллельны границе. Тогда получим:

Теперь запишем теорему Гаусса для замкнутой поверхности S в виде короткого цилиндра. При уменьшении высоты цилиндра (∆h→ 0) поток вектора электрического смещения D через замкнутую поверхность S будет определяться только потоком через верхнее и нижнее основания цилиндра. При отсутствии свободных зарядов на границе диэлектриков (q = 0) получим: => Резюмируя, можно сказать, что при переходе через границу раздела двух диэлектриков нормальная составляющая вектора электрического смещения Dn и тангенциальная составляющая вектора напряженности Eτ изменяются непрерывно. Тангенциальная же составляю-щая вектора электрического смещения Dτ и нормальная составляющая вектора напряженности Enпри переходе через границу раздела претерпевают разрыв. Заметим, что при наличии свободных зарядов на границе раздела . Закон преломления линий вектора электрического смещения D(линий вектора напряженности E)

29. Сегнетоэлектрики. Диэлектрический гистерезис. Температура Кюри.

Существует группа кристаллических диэлектриков, для которых характерно резкое повышение диэлектрической проницаемости в некоторой области температур. Это и послужило в дальнейшем основанием для выделения специального класса диэлектриков – сегнетоэлектриков. Сегнетоэлектрики отличаются от остальных диэлектриков рядом характерных особенностей: 1. В то время как у обычных диэлектриков значение диэлектрической проницаемости ε составляет несколько единиц, диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков бывает порядка нескольких тысяч. 2. Для сегнетоэлектриков отсутствует линейная зависимость между вектором поляризации P и вектором напряженности E электрического поля. Следовательно, диэлектрическая проницаемость ε (и диэлектрическая восприимчивость ӕ) сегнетоэлектрик ов оказывается зависящей от напряженности поля.3. Для сегнетоэлектриков характерно явление диэлектрического гистерезиса. При изменении поля значения поляризованноcти Р (или электрического смещения D) сегнетоэлектрика отстают от напряженности внешнего электрического поля Е, в результате чего Р (и D) определяются не только величиной Е в данный момент, но и предшествующими значениями, т. е. зависят от предыстории диэлектрика (от его предшествующих состояний поляризации). При циклических изменениях поля зависимость Р от Е изображается кривой (рис. 2.10.2), называемой петлей гистерезиса. При повышении напряженности Е увеличение поляризованности Р определяется кривой 1, которая нелинейна. Если затем уменьшать Е, то имеет место «запаздывание» в уменьшении поляризованности Р (кривая 2). При Е = 0 поляризованность Р = Рост(остаточная поляризация). Для снятия остаточной поляризации нужно создать электрическое поле противоположного направления (Е = –Ек – коэрцитивная сила, от лат. coercitio – удерживание). Дальнейшее уменьшение значения напряженности приводит к возникновению поляризации противоположного направления, а последующее уменьшение модуля Е вновь характеризуется «запаздыванием» в изменении значения Р (кривая 3). В результате периодического изменения электрического поля Е (от -Е* до Е*) кривые 2, 3 для поляризованности Р образуют характерную петлю гистерезиса. Кривая 1 называется основной кривой поляризации сегнетоэлектрика. 4. Сегнетоэлектрические свойства сильно зависят от температуры. При температурах, превышающих определенное значение Tk , различное для разных веществ, эти свойства исчезают. При достижении этой температуры имеет место превращение сегнетоэлектрика (фазовый переход) в обычный полярный диэлектрик. Указанная температура называется температурой (или точкой) Кюри (в честь французского физика Пьера Кюри). 5. Экспериментальные и теоретические исследования показали, что поляризация сегнетоэлектриков является следствием взаимодействия всех молекул сегнетоэлектрика, в связи с чем диполи элементарных ячеек кристалла выстраиваются в определенном направлении под действием внутреннего электрического поля, созданного соседними молекулами сегнетоэлектрика. При этом образуются самопроизвольно поляризованные области – домены, в пределах которых все диполи ориентированы в одном направлении. Эта спонтанная (самопроизвольная) поляризация соответствует минимуму энергии домена.