Диэлектри́ческая восприи́мчивость (или поляризу́емость) вещества — физическая величина, мера способности вещества поляризоваться под действием электрического поля. Диэлектрическая восприимчивость — коэффициент линейной связи между поляризацией диэлектрика P и внешним электрическим полем E в достаточно малых полях:
где — электрическая постоянная; произведение называется в системе СИ абсолютной диэлектрической восприимчивостью.
У диэлектриков, как правило, диэлектрическая восприимчивость положительна. Диэлектрическая восприимчивость является безразмерной величиной.
Поляризуемость связана с диэлектрической проницаемостью ε соотношением: [1]
(СГС) (СИ)
Содержание
Зависимость от времени
В общем случае, вещество не может поляризоваться мгновенно в ответ на приложенное электрическое поле, поэтому более общая формула содержит время:
Это значит, что поляризованность вещества является свёрткой электрического поля в прошлом и восприимчивости, зависящей от времени как Верхний предел этого интеграла может быть расширен до бесконечности, если определить для Мгновенный ответ соответствует дельта-функции Дирака .
В линейной системе удобно использовать непрерывное преобразование Фурье и писать это соотношение как функцию частоты. Благодаря теореме о свёртке этот интеграл превращается в обычное произведение:
Эта зависимость диэлектрической восприимчивости от частоты приводит к дисперсии света в веществе.
Тот факт, что поляризация вследствие принципа причинности может зависеть только от электрического поля в прошлом (то есть для ), налагает на восприимчивость ограничения, называемые соотношениями Крамерса — Кронига.
Тензор поляризуемости
В анизотропных кристаллах восприимчивость характеризуется тензором , так что связь между вектором поляризации и вектором напряжённости электрического поля выражается как:
где по повторяющимся индексам подразумевается суммирование.
Из закона сохранения энергии можно вывести, что тензор симметричен:
В изотропных кристаллах недиагональные компоненты тензора тождественно равны нулю, а все диагональные равны между собой.
Примечания
Литература
См. также
Полезное
Смотреть что такое «Диэлектрическая восприимчивость» в других словарях:
диэлектрическая восприимчивость — диэлектрическая восприимчивость; относительная диэлектрическая восприимчивость Отношение абсолютной диэлектрической восприимчивости в рассматриваемой точке диэлектрика к электрической постоянной … Политехнический терминологический толковый словарь
диэлектрическая восприимчивость — Величина, равная отношению абсолютной диэлектрической восприимчивости к электрической постоянной. [ГОСТ Р 52002 2003] диэлектрическая восприимчивость коэффициент электризации [Лугинский Я. Н. и др. Англо русский словарь по электротехнике и… … Справочник технического переводчика
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ — величина, характеризующая способность среды к поляризации. Д. в. коэфф. пропорциональности c в соотношении P=cE, где IE напряжённость электрич. поля, P дипольный момент единицы объёма диэлектрика. Д. в. характеризует диэлектрич. свойства в ва,… … Физическая энциклопедия
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ — коэффициент пропорциональности c между поляризацией P среды (дипольный момент единицы объема) и напряженностью E внешнего электрического поля: Р = cE … Большой Энциклопедический словарь
диэлектрическая восприимчивость — коэффициент пропорциональности χ между поляризацией Р среды (дипольный момент единицы объёма) и напряжённостью Е внешнего электрического поля: Р = χЕ. * * * ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ, коэффициент… … Энциклопедический словарь
диэлектрическая восприимчивость — elektrinė juta statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Apibrėžtį žr. priede. priedas( ai) Grafinis formatas atitikmenys: angl. dielectric susceptibility; electric susceptibility vok. dielektrische Suszeptibilität, f;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
диэлектрическая восприимчивость — elektrinė juta statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. dielectric susceptibility; electric susceptibility vok. dielektrische Suszeptibilität, f; elektrische Suszeptibilität, f rus. диэлектрическая восприимчивость, f; электрическая… … Fizikos terminų žodynas
диэлектрическая восприимчивость — 81 диэлектрическая восприимчивость Величина, равная отношению абсолютной диэлектрической восприимчивости к электрической постоянной Источник: ГОСТ Р 52002 2003: Электротехника. Термины и определения основных понятий оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Диэлектрическая восприимчивость — величина, характеризующая способность диэлектриков (См. Диэлектрики) к поляризации. Количественно Д. в. коэффициент пропорциональности χ в соотношении P = χЕ, где Е напряжённость электрического поля, P поляризация диэлектрика (дипольный… … Большая советская энциклопедия
В диэлектрической среде показана ориентация заряженных частиц при создании поляризационных эффектов. Такая среда может иметь более высокий коэффициент электрического потока для зарядки (диэлектрической проницаемости), чем пустое место
где εr — относительная диэлектрическая проницаемость материала en:Relative_permittivity, и ε = 8.8541878176.. × 10-12 F/m — диэлектрическая проницаемость вакуума en:Vacuum_permittivity.
Фарадправить
Фара́д (обозначение: Ф, F) — единица измерения электрической ёмкости в системе СИ (система единиц) (ранее называлась фара́да).
1 фарад равен электрической ёмкости конденсатора, при которой заряд 1 кулон создаёт между обкладками конденсатора напряжение 1 вольт.
Единица названа в честь английского физика Майкла Фарадея
Эффект поляризации диэлектрика и проницаемость
Под воздействием электрического поля в диэлектрике имеет место поляризация — явление, связанное с ограниченным смещением зарядов или поворотом электрических диполей. Данное явление характеризует вектор электрической поляризации P <\displaystyle \mathbf
>, равный дипольному моменту единицы объёма диэлектрика. В отсутствие внешнего поля диполи ориентированы хаотично (см. верхний рис.), за исключением особых случаев спонтанной поляризации в сегнетоэлектриках. При наличии поля диполи в большей или меньшей степени поворачиваются (нижний рис.), в зависимости от восприимчивости χ(ω) <\displaystyle \chi (\omega )>конкретного материала, а восприимчивость, в свою очередь, определяет проницаемость ε(ω)<\displaystyle \varepsilon (\omega )>. Помимо дипольно-ориентационного, имеются и поляризации. Поляризация не изменяет суммарного заряда в любом макроскопическом объёме, однако она сопровождается появлением связанных электрических зарядов на поверхности диэлектрика и в местах неоднородностей. Эти связанные заряды создают в диэлектрике дополнительное макроскопическое поле, как правило, направленное против внешнего наложенного поля. В итоге тот факт, что εa≠ε<\displaystyle \varepsilon _\neq \varepsilon _<0>>, является следствием электрической поляризации материалов.
Роль диэлектрической проницаемости среды в физике
Относительная диэлектрическая проницаемость ε <\displaystyle \varepsilon >среды, наряду с её относительной магнитной проницаемостью μ <\displaystyle \mu >и удельной электропроводностью σ<\displaystyle \sigma >, влияет на распределение напряжённости электромагнитного поля в пространстве и используется при описании среды в системе уравнений Максвелла. Среду со значениями μ=1 <\displaystyle \mu =1>и σ= <\displaystyle \sigma=0> называют идеальным диэлектриком (диэлектриком без поглощения, диэлектриком без потерь), для неё ε <\displaystyle \varepsilon >определяет такие вторичные параметры, как коэффициент преломления среды, скорость распространения, фазовую скорость и коэффициент укорочения длины электромагнитной волны в среде, волновое сопротивление среды. Относительная диэлектрическая проницаемость реальных диэлектриков (диэлектриков с потерями, диэлектриков с поглощением, для которых σ><\displaystyle \sigma >0>) также влияет на значение тангенса угла диэлектрических потерь и погонное затухание электромагнитной волны в среде. Относительная диэлектрическая проницаемость среды влияет на электрическую ёмкость расположенных в ней проводников: увеличение ε <\displaystyle \varepsilon >приводит к увеличению ёмкости. При изменении ε <\displaystyle \varepsilon >в пространстве (то есть если ε <\displaystyle \varepsilon >зависит от координат) говорят о неоднородной среде, зависимость ε <\displaystyle \varepsilon >от частоты электромагнитных колебаний — одна из возможных причин дисперсии электромагнитных волн, зависимость ε <\displaystyle \varepsilon >от напряженности электрического поля — одна из возможных причин нелинейности среды. Если среда является анизотропной, то в материальном уравнении ε <\displaystyle \varepsilon >будет не скаляром, а тензором. При использовании метода комплексных амплитуд в решении системы уравнений Максвелла и наличии потерь в среде (σ><\displaystyle \sigma >0>) оперируют комплексной диэлектрической проницаемостью.
Таким образом, ε <\displaystyle \varepsilon >является одним из важнейших «электромагнитных параметров» соответствующей среды.
Численное значение
В Международной системе единиц
До изменения СИ 2018—2019 годов
Поскольку в СИ для магнитной постоянной было справедливо точное равенство μ=4π × 10−7 <\displaystyle \mu _<0>=4\pi \ \times \ 10^<-7>\ >Гн/м, то для электрической постоянной выполнялось соотношение
также являвшееся точным.
Учитывая, что скорости света в СИ приписано точное значение, по определению равное 299 792 458 м/с, из последнего соотношения следует численное значение ε<\displaystyle \varepsilon _<0>> в СИ:
Или, выражая то же через основные единицы СИ,
ε ≈ 8,85418781762039 · 10−12 м−3·кг−1·с4·А2.
После изменений СИ 2018—2019 годов
С 2019 года вступили в силу изменения в СИ, включающие, в частности, переопределение ампера на основе фиксации численного значения элементарного заряда. Это привело к тому, что значение электрической постоянной стало экспериментально определяемой величиной, хотя численно её значение осталось прежним с высокой точностью. Значение электрической постоянной, рекомендованное CODATA:
В системе СГС электрическая постоянная как коэффициент, связывающий напряжённость и индукцию электрического поля в вакууме, также может быть введена. При этом в различных вариантах системы СГС электрическая постоянная имеет разную размерность и значение. Конкретно, Гауссова система единиц и система СГСЭ построены так, что электрическая постоянная безразмерна и равна 1, а в системе СГСМ она равна ε = 1/c2 ≈ 1,11265005605362 · 10−21 с2·см−2.
Смотреть что такое «ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ» в других словарях:
диэлектрическая восприимчивость — диэлектрическая восприимчивость; относительная диэлектрическая восприимчивость Отношение абсолютной диэлектрической восприимчивости в рассматриваемой точке диэлектрика к электрической постоянной … Политехнический терминологический толковый словарь
диэлектрическая восприимчивость — Величина, равная отношению абсолютной диэлектрической восприимчивости к электрической постоянной. [ГОСТ Р 52002 2003] диэлектрическая восприимчивость коэффициент электризации [Лугинский Я. Н. и др. Англо русский словарь по электротехнике и… … Справочник технического переводчика
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ — коэффициент пропорциональности c между поляризацией P среды (дипольный момент единицы объема) и напряженностью E внешнего электрического поля: Р = cE … Большой Энциклопедический словарь
Диэлектрическая восприимчивость — (или поляризуемость) вещества физическая величина, мера способности вещества поляризоваться под действием электрического поля. Диэлектрическая восприимчивость коэффициент линейной связи между поляризацией диэлектрика P и внешним… … Википедия
диэлектрическая восприимчивость — коэффициент пропорциональности χ между поляризацией Р среды (дипольный момент единицы объёма) и напряжённостью Е внешнего электрического поля: Р = χЕ. * * * ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ, коэффициент… … Энциклопедический словарь
диэлектрическая восприимчивость — elektrinė juta statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Apibrėžtį žr. priede. priedas( ai) Grafinis formatas atitikmenys: angl. dielectric susceptibility; electric susceptibility vok. dielektrische Suszeptibilität, f;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
диэлектрическая восприимчивость — elektrinė juta statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. dielectric susceptibility; electric susceptibility vok. dielektrische Suszeptibilität, f; elektrische Suszeptibilität, f rus. диэлектрическая восприимчивость, f; электрическая… … Fizikos terminų žodynas
диэлектрическая восприимчивость — 81 диэлектрическая восприимчивость Величина, равная отношению абсолютной диэлектрической восприимчивости к электрической постоянной Источник: ГОСТ Р 52002 2003: Электротехника. Термины и определения основных понятий оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Диэлектрическая восприимчивость — величина, характеризующая способность диэлектриков (См. Диэлектрики) к поляризации. Количественно Д. в. коэффициент пропорциональности χ в соотношении P = χЕ, где Е напряжённость электрического поля, P поляризация диэлектрика (дипольный… … Большая советская энциклопедия
Диэлектрическая проницаемость и ее связь с диэлектрической восприимчивостью
Диэлектрическая проницаемость среды ε показывает, во сколько раз сила взаимодействия двух электрических зарядов в среде меньше, чем в вакууме. Относительная диэлектрическая проницаемость воздуха и большинства других газов в нормальных условиях близка к единице (в силу их низкой плотности).
Относительная диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков составляет десятки и сотни тысяч.
Диэлектрическая восприимчивость ( поляризуемость ) вещества — физическая величина, мера способности вещества поляризоваться под действием электрического поля. Диэлектрическая восприимчивость — коэффициент линейной связи между поляризацией диэлектрика P и внешним электрическим полем E в достаточно малых полях:
У диэлектриков, как правило, она положительна. Диэлектрическая восприимчивость измеряется в ничём (безразмерная величина).
Поляризуемость связана с диэлектрической проницаемостью ε соотношением: , или .
Граничные условия на поверхности раздела двух диэлектриков.
На поверхности раздела двух диэлектриков с различными абсолютными диэлектрическими проницаемостями и равны между собой касательные составляющие напряженности поля:
и нормальные составляющие вектора электрического смещения:
Условия можно представить и в таком виде:
Из данных граничных условий можно получить еще одно условие – условие преломления линий поля при переходе их из одного диэлектрика в другой:
где и – углы между вектором напряженности (или смещения) и нормалями к границе раздела сред.
При этом, если вектор напряженности перпендикулярен к границе раздела, то электрическое смещение не меняется при переходе из одной среды в другую, а напряженность поля меняется скачком.
При переходе через границу раздела двух диэлектриков электрический потенциал не претерпевает скачков.
Закон преломления линий тока по форме вполне аналогичен закону преломления линий электрического смещения на границе двух диэлектриков в электростатическом поле.
Закон преломления силовых линий на поверхности раздела двух диэлектриков. Свойства силовых линий Б и Е на поверхности раздела диэлектриков.
На границе двух диэлектриков с различными диэлектрическими проницаемостями 1, и 2 при наличии внешнего поля возникают поляризационные заряды разного знака с различными поверхностными плотностями зарядов +1′ и +2′.
Из данных граничных условий можно получить еще одно условие – условие преломления линий поля при переходе их из одного диэлектрика
в другой:
,где и – углы между вектором напряженности (или плотности тока) и нормалями к границе раздела сред. При этом, если вектор напряженности перпендикулярен к границе раздела, то плотность тока не меняется при переходе из одной среды в другую, а напряженность поля меняется скачком.
Закон преломления линий тока по форме вполне аналогичен закону преломления линий электрического смещения на границе двух диэлектриков в электростатическом поле.
Во многих практических случаях мы встречаемся с переходом тока из металлических тел в окружающую среду, удельная проводимость которой во много раз меньше удельной проводимости материала этих тел. Такие условия имеют место, например, в случае перехода тока через зарытые в землю металлические электроды. Обычно применяют стальные электроды.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
— коэффициент линейной связи между поляризацией диэлектрика P и внешним электрическим полем E в достаточно малых полях:
— электрическая постоянная; произведение 
называется в системе СИ абсолютной диэлектрической восприимчивостью.
(СГС) 
(СИ)
Верхний предел этого интеграла может быть расширен до бесконечности, если определить 
для 
Мгновенный ответ соответствует дельта-функции Дирака 
.
), налагает на восприимчивость 
ограничения, называемые соотношениями Крамерса — Кронига.
, так что связь между вектором поляризации и вектором напряжённости электрического поля выражается как:
— коэффициент линейной связи между поляризацией диэлектрика P и внешним электрическим полем E в достаточно малых полях:
, или 
.
и 
равны между собой касательные составляющие напряженности поля:
и нормальные составляющие вектора электрического смещения:
Условия можно представить и в таком виде:
где 
и 
– углы между вектором напряженности (или смещения) и нормалями к границе раздела сред.
При переходе через границу раздела двух диэлектриков электрический потенциал не претерпевает скачков.
Закон преломления силовых линий на поверхности раздела двух диэлектриков. Свойства силовых линий Б и Е на поверхности раздела диэлектриков.
в другой:
