Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Вест А. -> "Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2" -> 39

Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2 - Вест А.

Вест А. Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2: Пер. с англ.. Под редакцией академика Ю.Д. Третьякова — М.: Мир, 1988. — 336 c.
ISBN 5-03-000071-2
Скачать (прямая ссылка): chem_t_v.pdf
Предыдущая << 1 .. 33 34 35 36 37 38 < 39 > 40 41 42 43 44 45 .. 124 >> Следующая

Диэлектрические свойства определяют по поведению материала в пл о ско м ко п д е н с а то р е, представляющем с о б о й две параллельно расположенные П р ОВОДЯ Щ11 е
пластины, находящиеся друг от друга на расстоянии й, которое намного меньше, чем размер самих пластин (рис. 15.7). Для конденсатора, между пластинами которого находится вакуум, емкость С0 равна
С0 = е0А/с1 (15.9)
где е{) — диэлектрическая проницаемость вакуума, равная 8,854-Ю-12 Ф/м, Л —площадь пластин. Емкость такого конденсатора зависит только от его геометрических размеров. При наложении па пластины разности потенциалов V, конденсатор запасает заряд (30) равный
(10 = ^ ..(15.10)
Если между пластинами помещен диэлектрик, то при наложении той же разности потенциалов заряд, накапливаемый конденсатором, возрастает до (Зь а его емкость — до С\. Диэлектрическая проницаемость р/, характеризующая диэлектрик, связана с емкостью соотношением
е' = суС0 (15.11)
р/ зависит от степени поляризации или смещения зарядов, происходящего в материале. Для воздуха р/~/, для большинства ионных соединений е'~ 54-10, а для сегнетоэлектриков, подобных ВаТЮз, е'=103-т-104.
106
15. Другие электрические свойства
Поляризуемость диэлектрика а — коэффициент, связывающий дипольный момент р и локальное электрическое поле Е
Электронная поляризуемость ае, возникающая в результате смещения электронных орбиталей атома относительно положительного заряда ядра, присуща всем твердым телам; в тех веществах, в которых отсутствуют ионная а<, дипольная ad и объемно-зарядная а$ поляризуемости (к таким веществам, в частности, относится алмаз), ас — единственная составляющая поляризуемости.
Ионная поляризуемость а;, характеризующая возможность относительного смещения или разделения катионов и анионов в твердых телах, в основном определяет поляризацию в ионных кристаллах.
Дипольная поляризуемость аа возникает в таких веществах, как HCl или Н20, имеющих постоянные электрические диполи, которые могут удлиняться и менять свою ориентацию под действием внешнего электрического поля. Дипольная поляризуемость, как правило, очень сильно зависит от температуры (при низких температурах диполи могут быть «заморожены»).
Объемно-зарядная составляющая а.ч характерна для таких материалов, которые не относятся к хорошим диэлектрикам из-за возможности миграции носителей заряда на большие расстояния. В NaCl, например, наблюдается преимущественная миграции катионов по катиопным вакансиям к отрицательному электроду, в результате чего на границе электрод-- NaCl возникает двойной электрический слой. При таком поведении материала его правильнее рассматривать как твердый электролит, чем как диэлектрик. При измерениях па таких веществах можно получить кажущиеся диэлектрические проницаемости, равные ~ 10е—107 (что соответствует емкости двойного электрического слоя ~10~6 Ф), но эти величины не характеризуют собственно диэлектрических свойств.
Величины составляющих поляризуемости обычно убывают в ряду a.s>>«¦?>«,., хотя попятно, что в различных материалах могут и не наблюдаться все виды поляризуемости. Перечисленные составляющие поляризуемости а и диэлектрической проницаемости е/ могут быть экспериментально найдены из емкостных, микроволновых и оптических измерений, выполненных в широком интервале частот переменного электрического поля (рис. 15.8). При низких частотах (~103 Гц) все четыре составляющие (если они имеются) могут давать свой вклад в величи
р = аЕ
Поляризуемость а можно записать как сумму
a = ao + <xi + ad-fas
(15.12)
(15.13)
15.3. Диэлектрики
107
ну а. В области радиочастот (~106 Гц) объемный заряд ие успевает образоваться у большинства материалов с ионной проводимостью и потому не влияет на релаксационные процессы. В микроволновом диапазоне частот (~109 Гц) перестает быть существенной дипольиая переориентация, так как диполи не успевают следовать за изменением внешнего поля. Время релаксации для ионной поляризации таково, что этот вид поляризации исчезает на частотах больших, чем соответствующие инфра-

Частота /'
Рис. 15.8. Поляризационные явления в диэлектрике.
красной области спектра (~1012 Гц). При дальнейшем повышении частоты остается лишь электронная поляризация, которая наблюдается еще в УФ-области, но пропадает при частотах, соответствующих рентгеновскому диапазону. В хороших диэлектриках, не имеющих а4- и аа, проницаемость на низкой частоте во' определяется в основном ионной и электронной поляризацией. Величину во' можно получить из измерений емкости с помощью моста переменного тока. Для этого емкость измеряют дважды — без изучаемого вещества между пластинами конденсатора и с веществом [уравнение (15.11)] Величину в«/, связанную только с электронной поляризуемостью, можно найти из измерений показателя преломления в видимой области спектра иа основании простого соотношения
/га = е'оо (15.14)
15. Другие электрические свойства
Для ЫаС1 величины ео' и я'» составляют 5,62 и 2,32. Эти значения достаточно типичны для ионных кристаллов в целом. Для получения детальной информации о диэлектриках необходимы измерения в широком интервале частот — от низких частот до микроволнового диапазона. Результаты этих измерений представляют в виде диаграмм комплексной диэлектрической
Предыдущая << 1 .. 33 34 35 36 37 38 < 39 > 40 41 42 43 44 45 .. 124 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed