Materiály a technická dokumentace - UMEL - Vysoké učení ...

100 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně
Jednotkou pro elektrický (dipólový) moment v oblasti mikrosvěta je debye (D), přičemž
1 D = 1/3 . 10 -29 Cm.
Kontrolní otázky:
1) Vyjmenujte základní fyzikální jevy v dielektriku. V čem spočívají?
2) Uveďte základní fyzikální veličiny z oblasti dielektrik, včetně hlavních jednotek.
3) V čem spočívá rozdíl pojmů „dielektrikum“ a „izolant“?
4) Vysvětlete rozdíl mezi nepolárními a polárními dielektriky.
Shrnutí:
V kapitole jsou podány stručné informace o základních pojmech z fyziky dielektrik
a vysvětlení rozdílu v pojmech dielektrikum/izolant.
5.2 Dielektrická polarizace
Cíl:
Vysvětlení jevu dielektrické polarizace z pohledu mikro- i makrosvěta. Seznámení s hlavními
polarizačními mechanismy a s jejich důsledky v chování kondenzátorů v elektrických
obvodech. Vysvětlení piezoelektrické jevu a elektrostrikce.
• Fyzikální jev, při němž se působením vnějšího i vnitřního elektrického pole přemisťují
(posouvají) elektricky vázané náboje dielektrika ze svých rovnovážných poloh do nových
na malé omezené vzdálenosti, a obsahuje-li látka dipólové molekuly, natáčejí se (orientují
se) tyto do směru pole. Výjimečně jsou i volné náboje v dielektriku příčinou polarizace.
• Mírou polarizace v látce je vektor polarizace P (C m -2 ) a relativní permitivita ε´ (-).
• Polarizovatelnost (α) vyjadřuje schopnost polarizace látky; je základní fyzikální
vlastností dielektrik. S polarizovatelností souvisí permitivita ε´.
• Základní vztahy
µ i = α . E lok (5.1)
P = n . µ i = n .α . E lok (Clausiova rovnice) (5.2)
∑ µ
i
P =
V
(5.3)
n … koncentrace polarizovatelných částic (m -3 )
µ i … indukovaný dipólový moment (Cm)
E lok ... intenzita vnitřního (lokálního) elektrického pole (V m -1 )
E lok ≠ E
E ... intenzita vnějšího (makroskopického) elektrického pole (V m -1 )
5.2.1 Polarizace ve stejnosměrném elektrickém poli
Q 0 … volný náboj na deskách kondenzátoru ve vakuu (C)
Q v … vázaný náboj na hraničních plochách dielektrika (C)
Q = Q 0 + Q v … celkový náboj na deskách kondenzátoru s dielektrikem (C)
Základní vztahy
Q 0 = C 0 .U (5.4)
D 0 = ε 0 . E (5.5)
C = ε´ . C o (5.6)
D = ε´ .ε 0 . E = ε´ . D 0 (5.7)