LEGEA POLARIZATIEI ELECTRICE TEMPORARE

LEGEA POLARIZATIEI ELECTRICE TEMPORARE

Dependenta locala dintre componenta temporara a polarizatiei electrice si intensitatea campului electric E, constatata experimental in regim electrostatic, se verifica si in regim variabil in timp si constituie legea polarizatiei electrice temporare: in fiecare punct dintr-un dielectric si-n fiecare moment, polarizatia electrica temporara P_t este functie de intensitatea campului electric: P_t(r,t )=P_t[E(r,t)] (4.1)

Deoarece aceasta relatie caracterizeaza din punctul de vedere al polarizatiei un anumit material, legea de stare a polarizatiei electrice temporare este o lege de material. Dupa modul explicit al dependentei dintre P_t si E , dielectricii se clasifica in :izotropi sau anizotropi, liniari sau neliniari, cu sau fara histerezis.

a)Dielectrici liniari si izotropi:

Un material dielectric este izotrop daca sub actiunea unui camp electric avand orice orientare in corp, se polarizeaza temporar in directia campului si este liniar daca local polarizatia temporara instantanee P_t(r,t) este proportionala cu intensitatea instantanee a campului electric E(r,t):

Marimea adimensionala c_e se numeste susceptivitate electrica. In general, c_e depinde de conditii neelectrice (temperatura, presiune ,etc.).

Se disting:

Materiale diaelectrice ,cu c_e foarte mica si practic independenta de temperatura ,permitivitatea relativa fiind aproximativ egala cu unitatea (e_r 1), dar subunitara.

Materialele paraelectrice cu c_e apreciabila, variabila cu temperatura, e_r fiind supraunitar

b)Dielectrici liniari si anizotropi

Polarizatia electrica temporara a unor dielectrici anizotropi cum sunt cristalele depinde de directia campului electric . Daca se aplica unui cristal dielectric un camp electric intr-o directie oarecare, polarizatia lui temporara are in general o alta directie. Intr-un sistem de coordonate carteziene , P_tx, P_ty, P_tz sunt functii liniare de componentele E_x, E_y, si E_z :

adica ,

in care este tensorul susceptivitatii, avand matricea componentelor simetrica (c_ejk c_ekj

.

c)Dielectrici neliniari

Materialele dielectrice sunt caracterizate printr-o dependenta neliniara dintre P_t si E. Substantele din aceasta sunt numite feroelectrice. Exemple :titanatul de bariu, bisulfitul de amoniu. Aceste substante se polarizeaza intens si ireversibil, punand in evidenta fenomenul de histerzis. Daca dintr-un punct P_m al curbei de prima polarizare se reduce treptat intensitatea campului electric, curba care se obtine nu coincide cu ramura de crestere. La anularea campului, polarizatia este nenula, numita polarizatie remanenta P_r, iar pentru anularea ei este necesara aplicarea unui camp in sens opus E_c , numit camp electric coercitiv.

Figura.4.1

La viteze mari de variatie in timp, polarizatia electrica temporara a unor dielectrici nu depinde numai de intensitatea campului electric, ci si de transformarea care a precedat starea considerata. Acest fenomen de polarizare cu efecte ereditare este numit vascozitate electrica si este insotit de pierderi de energie.

O aproximare a dependentei polarizatiei de intensitatea campului electric este data de formula lui Boltzmann:

,    (4.5)

in care susceptivitatea intervine ca functie ereditara de ponderare a valorilor anterioare ale polarizatiei, contributiile la polarizatia din momentul t fiind cu atat mai mici cu cat este mai indepartat de t.

Observatie Indiferent de modul de exprimare al legii polarizatia temporara fiind functie de intensitatea campului electric aplicat fiecare material dielectric admite (rezista) o valoare maxima a campului electric aplicat , valoare numita rigiditate dielectrica.