العوازل والاستقطاب
تستقطب العوازل في مجال كهربائي، منتجة شحنات مقيدة تقلل المجال وترفع السعة الكهربائية.
Definition
العازل هو مادة عازلة تتغير شحناتها المقيدة قليلاً في مجال كهربائي مطبق، مما ينتج استقطابًا؛ وتصف الشحنات المقيدة الناتجة ومجال الإزاحة والقابلية والسماحية كيف تعدل المادة المجال داخلها.
Scope
يغطي هذا الموضوع استقطاب المواد العازلة، الشحنات السطحية والحجمية المقيدة، مجال الإزاحة الكهربائية، القابلية الكهربائية والسماحية الكهربائية، العلاقة بين الاستقطابية المجهرية والسماحية العيانية، الطاقة في العوازل، وشروط الحدود عند واجهات العوازل. يتضمن العوازل الخطية ويشير إلى السلوك الفيروكهربائي، بينما تنتمي الآليات التفصيلية للحالة الصلبة إلى فيزياء المادة المكثفة.
Core questions
- كيف يستقطب العازل في مجال؟
- كيف ترتبط الشحنات المقيدة ومجال الإزاحة بالاستقطاب؟
- ما الذي يربط الاستقطابية المجهرية بالسماحية العيانية؟
Key concepts
- الاستقطاب
- الشحنة المقيدة
- مجال الإزاحة D
- القابلية الكهربائية
- السماحية الكهربائية
- ثابت العزل الكهربائي
- الاستقطابية
- الفيروكهربائية
Key theories
- الاستقطاب والشحنات المقيدة
- يُحدث المجال المطبق ثنائيات أقطاب متراصفة يكون تأثيرها الصافي مكافئًا لشحنات سطحية وحجمية مقيدة؛ ويُعرّف مجال الإزاحة بحيث تكون مصادره هي الشحنات الحرة فقط.
- علاقة كلاوسيوس-موسوتي
- ترتبط السماحية العيانية بالاستقطابية المجهرية والكثافة العددية للجزيئات من خلال علاقة كلاوسيوس-موسوتي، مع الأخذ في الاعتبار المجال المحلي المؤثر على كل جزيء.
Clinical relevance
يحكم السلوك العازل تصميم المكثفات والعوازل، والمواد ذات السماحية العالية في الإلكترونيات، والتحليل الطيفي العازل للمواد والأنسجة، والاستجابة الكهرومغناطيسية للأغشية البيولوجية والجزيئات الكبيرة.
History
قدم فاراداي مفهوم العازل وقاس كيف ترفع المواد السعة الكهربائية في ثلاثينيات القرن التاسع عشر. ربط موسوتي وكلاوسيوس السماحية بالاستقطابية الجزيئية في منتصف القرن التاسع عشر، وهي علاقة تأسست لاحقًا على نظرية لورنتز للإلكترون.
Key figures
- Michael Faraday
- Ottaviano-Fabrizio Mossotti
- Rudolf Clausius
Related topics
Seminal works
- landau1984
- griffiths2017
Frequently asked questions
- ما هو ثابت العزل الكهربائي؟
- هو السماحية النسبية، وهو العامل الذي تقلل به المادة المجال الكهربائي لشحنة حرة معينة مقارنة بالفراغ، وبالمثل هو العامل الذي تزيد به السعة الكهربائية.
- ما هي الشحنات المقيدة؟
- هي الشحنات الفعالة التي تظهر على السطح وداخل العازل المستقطب نتيجة لتراصف ثنائيات الأقطاب المجهرية؛ وهي ليست حرة الحركة عبر المادة.