3. Dielektriklərin polyarlaşmasını xarakterizə
edən kəmiyyətlər
Dielektriklərdə polyarlaşmanı xarakterizə etmək üçün polyarlaşmanın maxtəlif mexanizmləri əsasında hesablana bilən həm makroskopik , həm də mikrockopik parametrlətrdən istifadə edilir. Belə parametrlərdən biri polyarlaşma vektoru adlanan və dielektrikin vahid həcminin dipol momentinə bərabər olan kəmiyyətdir.
(1)
n – dielektrikin vahid həcmində olan dipolların sayıdır.
Dielektrikdə induksiya dipol momenti adlanan elementar dipol o vaxt yaranır ki, xarici elektrik sahəsinin təsiri ilə dielektrikdəki atomlarda mənfi və müsbət yüklərin yük mərkəzləri üst-üstə düşmür: p = qx ,burada x dipolun qolu adlanır və mənfi yükdən müsbət yükə doğru yönələn vektor olub ədədi qiymətcə yük mərkəzləri arasındakı məsafəyə bərabər olur.
Dielektrik, həm xarici elektrik sahəsinin təsiri ilə, həm mexaniki deformasiya hesabına (pyezoelektrik), həm də temperaturun təsiri ilə (piroelektriklər) polyarlaşa bilər.
Nisbətən zəif elektrik sahələrində polyarlaşma vektoru sahənin intensivliyi ilə düz mütənasib olur:
(2)
- dielektrik qavrayıcılığı adlanır və həmişə olur. Qazlar üçün , maye və bərk cisimlər üçün isə bir neçə vahidə bərabər olur, seqnetoelektriklərdə bir neçə min ola bilər.
(2) tənliyi makroskopik kəmiyyət olan P-nin makroskopik kəmiyyət olan E - dən necə asılı olduğunu göstərir. Dielektrik daxilində polyarlaşmanın əmələ gəlməsi, polyarlaşmanın mikromexanizmi ilə - induksiya dipol momentlərinin (pi –lərin) dielektrik daxilindəki sahədə ( Ei ) necə yaranması ilə bağlıdır.
Qazlarda, molekullar arasındakı qarşılıqlı təsiri nəzərə almasaq, onda onlarda olar. Lakin ümumi halda olsa da , E – dən asılı olur.
Polyarlaşmanı xarakterizə edən mikroparametrlərdən biri polyarlaşma adlanır və daxili sahə tərəfindən yaradılan elementar induksiya dipol momentinin - dən asılı olaraq necə dəyişməsini göstərir:
(3)
- polyarlaşmadır. Bu kəmiyyəti polyarlaşmanın müxtəlif mexanizmləri əsasında hesablamaq olar.
- nı dielektrikin əsas mikroparametrləri əsasında – molekul və atomların ölçüləri, onların yükləri, dipol momentləri, onlar arasındakı qarşılıqlı (cazibə və itələmə) təsir enerjisinin qiyməti, onlardakı elektron təbəqələrin halı və sonda E ilə Ei arasındakı əlaqəni bilməklə hesablamaq olar. Beləliklə də dielektriki xarakterizə edən mikroparametrlər əsasında, onu xarakterizə edən makroparametrləri P, ᴂ və s. tapmaq olar.
Lakin, burada dielektriki xarakterizə edən makroparametrlərin tarixən yaranmış çoxluğu, hətta bir sıra parametrlərin lazımsızlığı işləri mürəkkəbləşdirir.
Dielektriki xarakterizə edən, lakin çox da vacib olmayan belə parametrlərdən elektrik induksiyası ( D ) və dielektrik nüfuzluğunu ( ) göstərmək olar. Lakin ənənəvi olaraq tarixən bu kəmiyyətlərdən istifadə olunmuş və olunmaqda da davam edir.
Elektrik induksiya vektoru polyarlaşma və dielektrik nüfuzluğu ilə aşağı kimi əlaqədardır
( 4 )
(2) və (4) tənliklərindən almaq olar ki,
Burada dielektriki xarakterizə edən hər iki ( və ᴂ) makroskopik kəmiyyət xarici elektrik sahəsində dielektrikin polyarlaşmasını xarakterizə etməkdə eyni hüquqludurlar. Lakin adətən praktik olaraq çox vaxt dielektrik nüfuzluğundan istifadə edilir. Dielektriki xarakterizə edən bu vacib kəmiyyət elektrik sahəsinin tezliyindən, sahənin qiymətindən və temperaturdan asılı olur.
Dielektrik nüfuzluğunun temperaturdan asılılığı molekulların, atomların və ionların istilik hərəkətinin polyarlaşmaya təsiri ilə əlaqədardır. Müxtəlif dielektriklərin dielektrik nüfuzluğu temperaturdan asılı olaraq arta və ya azala bilər.Dielektrik nüfuzluğunun temperaturdan asılılığını kəmiyyət cəhətdən xarakterizə etmək üçün
kimi təyin olunan və dielektrik nüfuzluğunun temperatur əmsalı adlanan kəmiyyətdən istifadə olunur. Dielektrik nüfuzluğunun elektrik sahənin intensivliyindən asılılığı isə əsasən sahənin çox böyük qiymətində özünü göstərir. Lakin, seqnetoelektriklərdə və ona oxşar dielektriklərdə asılılığı artıq sahənin 104 qiymətində özünü göstərir.
Dielektrik nüfuzluğunun tezlikdə asılılığının səbəbi odur ki, bir sıra polyarlaşma növləri ətalətli olduğu üçün, elektrik sahəsinin tezliyi dəyişəndə sahənin dəyişmə sürəti elə olur ki, polyarlaşma onun ardınca çatdırmır.
Sabit elektrik sahəsində və hətta çox kiçik tezlikli sahələrdə polyarlaşma artıq sahənin ardınca çatdıra bilir və belə dielektrik nüfuzluğu statistik dielektrik nüfuzluğu adlanır. Bu halda dielektrik nüfuzluğu həmişə olur.
Dinamik rejimdə E = E(t) və D = D(t) dielektrik nüfuzluğu tezlikdən artıq asılı olur. asılılığı dielektrik nüfuzluğunun dispersiyası adlanır.
asılılğının təcrübədə öyrənilməsi dielektrikdə polyarlaşmanın təbiəti və polyarlaşmanın müxtəlif növlərinin ətalətliliyi haqqında qiymətli məlumatlar əldə etməyə imkan verir.
|
