更新时间:2024-07-03 18:21
分子的正负电荷中心在无电场时不重合的,有固定的电偶极矩, 如水(H2O)、盐酸(HCl)、 一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、环氧树脂、陶瓷等。
所谓电介质,就是通常所说的由大量电中性的分子组成的绝缘体。
在静电场中平衡时:
1.内部电场强度不为零;
2.电介质表面出现极化电荷。
电介质出现极化电荷的现象,称为电介质极化。
若把电介质放入静电场中,电介质原子中的电子和原子核在电场力的作用下,在原子范围内作微观的相对位移。在外电场中电介质要受到电场的影响,同时也影响外电场。
电介质可分为无极分子和有极分子。
无极分子:分子的正负电荷中心在无电场时是重合的,没有固定的电偶极矩, 如氢气、高氯酸,二氧化碳,氮气,氧气、甲烷、聚丙乙烯、石蜡等。分子的正电荷中心与负电荷中心重合。
无极分子的等效电偶极矩:
无极分子电介质整体也是呈中性的。
有极分子的等效电偶极矩:
整个电介质可以看成是无数的点偶极子的聚集体。虽然每个分子的等效点偶极矩不为零,但不管从电介质整体来看,还是从电解质的某一小体积来看,电解质是呈中性的。
加上外电场后,在电场力作用下电介质分子的正负电荷中心不再重合,形成一个电偶极子,它们的等效电偶极矩P的方向都沿着电场的方向。
电介质的两个和外电场强度 相垂直的表面层里,将分别出现正电荷和负电荷。这些电荷不能离开介质,也不能在电介质中自有移动,我们称之为极化电荷。这种在外电场作用下,在电介质中出现极化电荷的现象叫做电介质的极化。
由于无极分子的极化在于正、负电荷中心的相对位移,所以常叫做位移极化。
无外电场时,有极分子电偶极矩取向不同,整个介质不带电。
在外电场中有极分子的固有电矩要受到一个力矩作用,电矩方向转向和外电场方向趋于一致。
有极分子的极化就是等效电偶极子转向外电场的方向,所以叫做取向极化。
一般来说,分子在取向极化的同时还会产生位移极化,但是,对于有极分子电介质来说,在静电场作用下,取向极化的效应比位移极化的效应强得多,所以有极分子的极化机理是取向极化。
上面从分子的结构出发,说明了两类不同的电介质的极化过程,这两类电介质极化的微观过程虽然不同,但宏观的效果却是相同的,都是在电介质的两个相对表面上出现了异号的极化电荷,在电介质内部有沿电场方向的电偶极矩。