Номер 8, страница 265 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

8. Каковы механизмы поляризации диэлектриков?

Поляризация диэлектриков — это процесс возникновения дипольного момента у единицы объема вещества под действием внешнего электрического поля. Это происходит из-за смещения связанных зарядов в веществе. Существует несколько основных механизмов поляризации, которые могут проявляться как по отдельности, так и совместно в зависимости от строения диэлектрика и условий (частоты поля, температуры).

Электронная (или упругая) поляризация

Этот механизм универсален и наблюдается во всех без исключения диэлектриках, так как все вещества состоят из атомов. Под действием внешнего электрического поля электронные оболочки атомов (имеющие отрицательный заряд) смещаются в направлении, противоположном вектору напряженности поля, а ядра (имеющие положительный заряд) смещаются по направлению поля. В результате каждый атом приобретает наведенный (индуцированный) дипольный момент, и вещество поляризуется. Этот процесс является практически безынерционным, так как масса электронов очень мала. Время установления электронной поляризации составляет порядка $10^{-16} - 10^{-15}$ с, что позволяет ей происходить даже в быстропеременных полях, например, в полях световых волн.

Ответ: Электронная поляризация — это деформация электронных орбит атомов под действием внешнего электрического поля, приводящая к появлению у атомов наведенных дипольных моментов. Этот механизм характерен для всех видов диэлектриков.

Ионная (или атомная) поляризация

Этот механизм характерен для диэлектриков с ионной кристаллической решеткой (например, NaCl, KCl). В таких кристаллах положительные и отрицательные ионы образуют две вставленные друг в друга подрешетки. Внешнее электрическое поле вызывает смещение этих подрешеток друг относительно друга: подрешетка положительных ионов смещается по направлению поля, а подрешетка отрицательных ионов — против. Это приводит к возникновению дипольного момента в каждой элементарной ячейке кристалла и, как следствие, к поляризации всего образца. Ионная поляризация — более инерционный процесс, чем электронная, так как в нем участвуют более массивные частицы (ионы). Время установления ионной поляризации составляет $10^{-13} - 10^{-12}$ с, что соответствует частотам инфракрасного диапазона.

Ответ: Ионная поляризация — это относительное смещение подрешеток положительных и отрицательных ионов в ионных кристаллах под действием внешнего электрического поля. Этот механизм свойственен диэлектрикам с ионным типом связи.

Ориентационная (или дипольная) поляризация

Этот механизм проявляется в полярных диэлектриках, молекулы которых обладают собственным (постоянным) дипольным моментом даже в отсутствие внешнего поля (например, вода H₂O, аммиак NH₃). В отсутствие поля эти диполи ориентированы хаотично из-за теплового движения, и суммарный дипольный момент вещества равен нулю. При наложении внешнего электрического поля на постоянные диполи начинает действовать вращающий момент, который стремится повернуть их вдоль силовых линий поля. Тепловое движение препятствует полной ориентации, поэтому устанавливается лишь частичная, преимущественная ориентация диполей в направлении поля. Этот процесс является самым медленным и сильно зависит от температуры и вязкости среды, поскольку связан с поворотом целых молекул. Время установления может составлять от $10^{-11}$ с до нескольких секунд.

Ответ: Ориентационная поляризация — это установление преимущественной ориентации постоянных дипольных моментов полярных молекул вдоль направления внешнего электрического поля. Этот механизм характерен для полярных диэлектриков.