Chương VIII ĐiỆN MÔI I Sự phân cực của chất điện môi 1 Hiện tượng phân cực điện môi Theo vật lý cổ điển, điện môi là môi trường chất không có các điện tích tự do, dưới tác dụng của điện trường ngoài c[.]
Trang 1Chương VIII
ĐiỆN MÔI
Trang 2I.Sự phân cực của chất điện môi
1 Hiện tượng phân cực điện môi
Theo vật lý cổ điển, điện môi là môi trường chất không có các điện tích tự do, dưới tác dụng của
điện trường ngoài các điện tích bên trong nó chỉ
có thể dịch chuyển những khoảng cách nhỏ vào
cở kích thước của nguyên tử Do đó tính dẫn điện của điện môi rất kém có thể coi là chất không dẫn điện Khi đặt khối điện môi đồng chất và đẳng
hướng BC vào trong điện trường ngoài thì trên
các mặt giới hạn của thanh điện môi sẽ xuất hiện
các điện tích trái dấu nhau Hiện tượng này gọi là
hiện tượng phân cực điện môi
Trang 3Mặt đường sức điện trường đi vào tích điện âm, mặt còn lại tích điện dương Nếu thanh điện môi không đồng chất và đẳng hướng thì ngay trong lòng thanh điện môi cũng xuất hiện điện tích
Hiện tượng này gọi là hiện tượng phân cực điện môi
+ + +
+ + +
_ _ _ _ _
Trang 4Hiện tượng phân cực điện môi bề ngoài giống
hiện tượng điện hưởng trong vật dẫn kim loại,
song về bản chất, hai hiện tượng hoàn toàn khác nhau Trong hiện tượng phân cực điện môi, ta
không thể tách riêng các điện tích để chỉ còn một loại điện tích; trên thanh điện môi các điện tích ở đâu sẽ định xứ ở đó, không dịch chuyển tự do
được; vì vậy chúng được gọi là các điện tích liên
kết
Các điện tích liên kết sẽ gây ra điện trường phụ Điện trường tổng hợp trong điện môi là:
là điện trường ngoài tạo nên sự phân cực của khối điện môi
'
E
'
E
0
E
Trang 52.Giải thích hiện tượng phân cực điện môi
Mỗi phân tử ( hay nguyên tử ) gồm các hạt nhân mang điện tích dương và các electron mang điện tích âm chuyển động rất nhanh xung quanh hạt nhân Khi xét ở những
khoảng cách lớn so với kích thước phân tử
ta có thể coi tác dụng của các electron trong phân tử tương đương với tác dụng của điện tích tổng cộng –q của chúng đặt tại một
điểm nào đó trong phân tử Điểm này gọi là
“trọng tâm “của các điện tích âm
Trang 6Tương tự như vậy đối với hạt nhân ta cũng có
“trọng tâm” của các điện tích dương
* Phân tử không phân cực là phân tử có phân bố
electron đối xứng xung quanh hạt nhân Vì thế
khi chưa đặt trong điện trường ngoài trọng tâm điện tích âm và dương trùng nhau, phân tử
không phải là lưỡng cực điện, mômen điện của nó bằng không
Khi đặt phân tử không phân cực vào trong điện
trường ngoài,các trọng tâm điện âm và dương
dịch chuyển ngược chiều nhau, phân tử trở thành một lưỡng cực điện có momen điện khác không
Trang 7
Người ta đã chứng minh được:
là hằng số điện, α gọi là độ phân cực của phân tử
Vì khoảng cách giữa trọng tâm điện tích
dương và âm của mỗi phân tử trong trường hợp này phụ thuộc điện trường tổng hợp
nên các lưỡng cực xuất hiện được gọi là các
lưỡng cực đàn hồi Sự phân cực này gọi là phân cực điện tử
E
pe 0
0
Trang 8* Phân tử phân cực là loại phân tử có
phân bố electron không đối xứng xung quanh hạt nhân Vì thế ngay khi chưa đặt trong điện trường ngoài, các trọng tâm điện tích âm và dương cũng không trùng nhau nên phân tử là một lưỡng cực điện có mômen điện khác không
Điện trường ngoài hầu như không ảnh hưởng đến độ lớn của mômen điện nên
các lưỡng cực này gọi là lưỡng cực
cứng
Trang 9Tác dụng chủ yếu của điện trường ngoài đối với các phân tử loại này là là làm quay và định
hướng lưỡng cực điện theo chiều song song với
điện trường Sự phân cực này gọi là phân cực
định hướng
Tuy mômen điện của phân tử khác không nhưng
do chuyển động nhiệt nên chúng sắp xếp hỗn loạn nên hiện tượng phân cực điện môi không xảy
ra.Chính sự sắp xếp có định hướng của các lưỡng cực điện của mỗi phân tử khi đặt nó trong điện trường ngoài làm xuất hiện các điện tích trái dấu trên bề mặt khối điện môi (hình vẽ)
Trang 10Khi chưa đặt trong điện Khi đặt trong điện trường ngoai trường ngoài
o
o
+ + + + + +
-
-
-
-
-
0
E