Поляризація діелектриків

Вивчітьполяризацію діелектриків – усунення позитивних та негативних зарядів. Дізнайтесь, що таке діелектрики, дипольний момент, ізолятор, модель атома.

Поляризаціядіелектриків виникає при поділі позитивних та негативних зарядів у матеріалі.

Завдання навчання

• Виявити два способи поляризації на молекулярному рівні.

Основні пункти

• Діелектрики – ізолятори, здатні поляризуватися електричним полем. Тобто їх заряди не можуть текти вільно, але є можливість розподілитися рівномірно.
• Якщо прикласти електричне поле до атома, воно відштовхуватиме електрони. У разі полярних молекул їх негативні частини вирівняються з поля, а позитивні повернуться щодо нього.
• Миттєва поляризація можлива, якщо іони розподіляються асиметрично, і частина буде перевищувати за щільністю.

• Дипольний момент – векторний добуток заряду на будь-якому полюсі диполя та дистанція, що розділяє їх.
• Діелектрик – електрично ізолюючий або непровідний матеріал, що розглядається з погляду електричної сприйнятливості.
• Ізолятор – речовина, яка не транспортує тепло, звук або електрику.

Полярність можна усвідомлювати по-різному, оскільки маємо досить об'ємне поняття. Його можна застосувати до молекул, світла та електричних полів. Тут ми зосередимося на діелектричній поляризації – розподіл зарядів у матеріалах.

Діелектрики

Діелектрик - ізолятор, який можна поляризувати електричним полем. Тобто це матеріал, де заряд позбавлений вільного переміщення, але за наявності електричного поля може змінити розподіл. Позитивний заряд переправляється ближче до прикладного поля, а негативнийзміститься. Через це всередині матеріалу формується слабке локальне поле, що протистоїть прикладному.

Різні матеріали відрізняються реакцією на індуковане поле. Все залежить від діелектричної проникності. Це постійна, тобто ступінь поляризації.

Атомна модель

При вивченні діелектриків розглядають їх заряджені компоненти (протони та електрони). Якщо на атом впливає електричне поле, то електрони будуть віддалятися, а протони залишаться відносно відкритими. Такий поділ формує дипольний момент.

Коли активується електричне поле (Е), електрони віддаляються від нього. Їхня середня позиція зміщується від середнього положення протонів до дистанції (d). Дипольний момент атома - М

Поляризація диполів

На молекулярному рівні поляризація відбувається з диполями та іонами. У полярних зв'язках електрони притягуються до конкретного ядра сильніше. Як приклад можна навести воду (Н2О), що має вигнуту форму (кут – 104.45°), де кисень витягує електронну щільність від атомів Н, залишаючи їх позитивними, а – негативними.

Вода – приклад дипольної молекули, що має вигнуту форму (кут Н-О-Н досягає 104.45°), де кисень відтягує електронну щільність від атомів Н, роблячи їх позитивними, а О – негативними

Після впливу електронного поля молекула вирівнюється, повертаючи позитивний кінець до поля, а негативний – від нього.

Іонна поляризація

Іонні сполуки є стабільно розділеними зарядами іонів. Серед прикладів можна згадати кухонну сіль (NaCl), що формується з іонів Na + та Cl. Формально вони не пов'язані один з одним хімічним зв'язком, але дуже взаємодіють через протилежні заряди.

Іони все ще вільні один від одного і продовжать рухатися навмання. Якщо спочатку мали асиметричний рух і призводять до більшої концентрації позитивних іонів в одній області і негативних в іншій, то зразок іонної сполуки буде поляризований (іонна поляризація).

---