POLARIZAREA ELECTRONICA

POLARIZAREA ELECTRONICA

Aceasta specie de polarizare are loc la nivelul atomului si consta in deplasarea centrului de greutate a electronilor fata de centrul nucleului atomic, sub actiunea unui camp electric exterior (fig. 1.6). Polarizarea electronica este caracteristica pentru gaze monoatomice, cum este hidrogenul in toate starile de agregare (continand un singur fel de atomi), sau pentru unele solide cum este parafina, sulful, polistirenul etc. In ge­neral toti dielectricii prezinta si aceasta polarizare chiar daca ponderea revine altor spe­cii de polarizari. Daca de exemplu, pentru un gaz monoatomic se presupune ca sarcina electronilor Q = z   e (unde z este numarul electronilor) este repartizata uni­form in jurul nucleului, intr‑o sfera de raza R, ca in fig. 1.6, centrul acestora coinci­de cu centrul atomului cand E = 0.

Figura 1.6. Polarizarea electronica

Daca insa se aplica un camp exterior E   0, (fig. 1.6.b), centrul sarcinilor ne­ga­tive se depla­seaza cu o distanta x, fata de centrul atomului. Ca urmare apare un mo­ment electric indus temporar, orientat in sensul campului

(1.35)

Din fig. 1.6 b. se deduce ca asupra nucleului se exercita forta F datorata campului electric :

(1.36)

si forta F₁ datorata campului , adica forta exercitata de sarcinile negative cuprinse in sfera de raza x. Sarcinile negative din sfera de raza x pot fi considerate echivalente cu o sarcina egala concentrata in centrul acestei sfere de raza R.

Rezulta

P_e = n_e · a · E (1.37)

Pana aici s‑a admis ca valoarea macroscopica a campului electric este egala cu valoarea locala ₀ a campului in dielectric. In realitate insa, valoarea locala E₀ a campului sau valoarea efectiva care realizeaza de fapt actiuni pondermotoare asupra microparticulelor din corp, este:

(1.38)

in care g = 1/3 pentru sistemele de microparticule cu simetrie sferica (de ex. sistemul cubic de cristalizare) si g = 0 in cazul sistemelor fara simetrie sferica, de exemplu in cazul gazelor. In (1.38) se va admite conform conventiei (1.24) cu reprezinta nu­mai polarizatie temporara. Daca in locul valorii macroscopice a campuluidin (1.37) scriem valoarea locala _c din (1.38) in care notam _e - (polarizatie electro­ni­ca, tem­porara) in loc de , se obtine:

(1.39)

de unde:

(1.40)

este vectorul de polarizare electronica exprimat in marimi microscopice sau egaland (1.40) cu (1.28), se obtine expresia susceptivitatii:

(1.41)

din care rezulta aceleasi concluzii ca si din (1.34). De exemplu daca se admit marimi­le caracteristice pentru un material nepolar, la valorile: a_e = 10^-40 [Fm²], n_e = 5   10²⁸ [m^-3] si g = 1/3, rezulta c_ee = 0,75 si e_c = 1,75, adica valori foarte apropiate de cele determinate experimental.

Figura 1.7. Dependenta de temperatura a permitivitatii relative

Desi polarizarea electronica nu este dependenta de tempe­ratura, totusi daca se atinge limita acesteia la care se produc modificari de structura, apar si modificari ale polarizarii. De exemplu la parafina, fig. 1.7, in apropierea tem­peraturii de tipire, per­mitivitatea scade, deci polarizarea, este influentata de tempera­tura, la aceasta limita.