Cesko.wiki Elektrická polarizace (veličina)
Author
Albert FloresElektrická polarizace (někdy také nazývána hustota polarizace nebo hustota elektrického dipólového momentu) je vektorová fyzikální veličina, která vyjadřuje účinek vnějšího elektrického pole na dielektrikum.
Značení, definice a jednotky
Doporučené značení: P, případně Ditedy příspěvek k elektrické indukci s vnitřním (interním) původem; na rozdíl od příspěvku vnějšího pole ε0E * Definice: *: Elektrická polarizace je definována vztahem: *:: \boldsymbol{P} = \boldsymbol{D} - \varepsilon_0 \boldsymbol{E}, kde E a D jsou vektory intenzity elektrického pole a elektrické indukce, ε0 je permitivita vakua * Jednotky: *: Hlavní jednotkou v SI je 1 coulomb na metr čtvereční, značka 1 C·m−2 *: Používanými (dříve normou doporučovanými) násobky a díly jsou *:* 1 kilocoulomb na čtverečný metr, značka 1 kC·m−2 *:* 1 milicoulomb na čtverečný metr, značka 1 mC·m−2 *:* 1 mikrocoulomb na čtverečný metr, značka 1 μC·m−2 *:* zastaralou jednotkou, dnes již neodpovídající doporučené tvorbě násobků, je 1 coulomb na čtverečný centimetr, značka 1 C·cm−2 = 104 C·m−2
Vlastnosti a výpočet
Závislost na vnějším poli
V lineárním dielektriku je elektrická polarizace přímo úměrná intenzitě elektrického pole. Koeficient úměrnosti se zpravidla zapisuje pomocí součinu více veličin: :\boldsymbol{P} = \varepsilon_0 (\varepsilon_\mathrm{r} - 1) \boldsymbol{E} = \varepsilon_0 \chi_\mathrm{e} \boldsymbol{E}, kde :* εr je relativní permitivita, :* χe je elektrická susceptibilita. +more Platnost tohoto vztahu se rozšiřuje i na neizotropní lineární dielektrika, relativní permitivitu a elektrickou susceptibilitu je pak třeba chápat jako tenzory 2. řádu.
Nelineární závislost pak mají např. tzv. +more feroelektrické látky (feroelektrika), u kterých se v určitém intervalu teplot vyskytuje anomální závislost polarizace na vnějším elektrickém poli, zvaná (stejně jako u obdobných feromagnetik) hysterezní křivka. Při poklesu vnějšího elektrického pole na nulu se u nich může udržet nenulová elektrická polarizace a tedy i nenulová elektrická indukce. Příkladem takových látek je Seignettova sůl (NaKC4H4O6· 4H2O) nebo titaničitan barnatý (BaTiO3).
Jiným typem látek s trvalou (nenulovou) elektrickou polarizací jsou tzv. elektrety.
Mikroskopické vysvětlení
Elektrická polarizace je rovna objemové hustotě elektrického dipólového momentu p v prostředí: : \boldsymbol{P} = \frac {\mathrm{d} \boldsymbol{p}}{\mathrm{d} V}, resp. \boldsymbol{p} = \int_V \boldsymbol{P} \,\mathrm{d} V , :kde naznačená derivace a integrace se bere v tzv. +more makroskopickém smyslu, tedy limitní proces končí na elementech objemu, ve kterých se ještě neprojevuje částicová struktura látek.
Vzhledem k částicové struktuře látek lze polarizaci vyjádřit jako podíl součtu všech dipólových momentů pi jednotlivých částic v dané oblasti dielektrika a objemu V této oblasti: :\boldsymbol{P} = \frac {\sum_{i}\boldsymbol{p}_i }{V}.
Obecné vysvětlení jevu elektrické polarizace tedy spočívá ve vázaných elektrických nábojích vytvářejících permanentní a indukované elektrické dipóly. Podstatu a vlastnosti chování elektrické polarizace však vysvětlují až teorie materiálových konstant, vycházející z mikroskopické struktury látek. +more Zkoumají závislost dipólových momentů jednotlivých částic dielektrických látek na lokálním poli i jejich vzájemnou interakci ve struktuře těchto látek.