10-15 с, тобто реакція майже миттєва, тому вектор струму випереджає вектор напруги на 90 °.
При інших типах поляризації цей час більше, так як механізм поляризації є іншим. Часто мова йде про зміщення важчих частинок, зустрічаючих опір середовища. У таких випадках випередження вектора струму стосовно вектору напруги менше 90 ° [2, С.170].
Яким би не був фізичний механізм при різних типах поляризації, зовні поляризація проявляється завжди однаково, тобто як порушення симетрії розподілу електричних зарядів в діелектрику. Заряди протилежних знаків, зміщені зовнішнім полем зі своїх рівноважних положень, утворюють електричні диполі, поле яких діє назустріч причини їх виникнення і здатне компенсувати частину зовнішнього електричного поля. Поле диполів пов'язує частина зарядів на електродах.
У загальному випадку електрична поляризація являє собою комплекс явищ, пов'язаних з різними механізмами поляризації і відбуваються на мікроскопічному рівні.
Основним механізмом поляризації можна вважати пружне зміщення частинок в діелектрику. Поляризація такого типу називається пружною. При пружному зміщенні електронів в атомах говорять про пружну електронної поляризації. При взаємно пружному зміщенні протилежно заряджених іонів в кристалічній решітці іонних кристалів говорять про пружну іонної поляризації. У разі пружного зміщення протилежно заряджених частинок в молекулі з постійним дипольним моментом говорять про пружну дипольної поляризації. Загальною ознакою таких механізмів поляризації є те, що поляризація відбувається дуже швидко і без втрат.
Може статися, що індукований електричний момент виникає внаслідок зміщення слабосвязанних частинок (електронів або іонів), які не пов'язані пружними силами, або в результаті орієнтації постійних діпо? лей в напрямку зовнішнього поля. Реакція цих частинок на зміни зовнішнього поля вже не така швидка, як у випадку поляризації пружного типу. Після зникнення зовнішнього поля частинки повертаються у вихідне положення не миттєво, а через певний час, і не під дією пружних сил зв'язку, а в результаті хаотичного теплового руху. Такі механізми поляризації називаються релаксаційними і характерні тим, що супроводжуються втратами електричної енергії і сильно залежать від інтенсивності теплового руху, т. Е. Від температури.
До цих основних механізмам поляризації в деяких спеціальних випадках додаються особливі типи поляризації - міграційна і спонтанна.
Міграційна поляризація полягає у виникненні індукованого дипольного моменту внаслідок зсуву вільних зарядів, які не мають можливості нейтралізації на електродах.
Такі заряди концентруються під дією зовнішнього поля на блокуючих бар'єрах різного характеру і утворюють просторові заряди, поле яких зовні проявляє себе як поляризація особливого виду. Це типово для неоднорідних діелектриків.
Спонтанна поляризація полягає в орієнтації спонтанно (мимовільно) утворилися електричних моментів у напрямку зовнішнього електричного поля. Це типово для сегнетоелектриків.
Обидва особливих типи поляризації мають нелінійний характер.
Про релаксационном характері поляризації можна казати у вузькому і широкому значенні.
У вузькому сенсі релаксаційної поляризацією вважається така поляризація, при якій залежність поляризованности від часу після прикладення або зняття зовнішнього постійного поля має експонентний характер і описується виразами (7.1) або (7.2).
Після прикладання поля поляризованность зростає в часі
, (7.1)
де Pr (t) - релаксаційна поляризованность в момент t; Pr? (T) - релаксаційна поляризованность в сталому стані; Т - постійна часу; e - основа натуральних логарифмів (e=2,718).
Після зняття зовнішнього поля релаксационная поляризованность зменшується згідно з формулою
. (7.2)
Криві зміни релаксаційної поляризованности в часі при додатку і знятті зовнішнього поля показані на малюнку 7.2.
Малюнок 7.2 - Зміна в часі поляризованности при релаксационном характері поляризації: - при виникненні; б - при зникненні
Важливим параметром процесу релаксаційної поляризації є постійна часу Т. Вона дорівнює часу, за який релаксационная поляризованность після зняття електричного поля зменшується до 1/е, тобто приблизно до 37% початкового рівня. Неполярними вважаються такі діелектрики, частки яких не мають постійного дипольного моменту і у яких можуть виникати тільки індуковані дипольні моменти під дією зовнішнього електричного поля. Основне питання в тому, чи є молекула матеріалу полярної або неполярной, належить характером хімічних з...
