دیالکتریکها و قطبش
دیالکتریکها در یک میدان الکتریکی قطبیده میشوند و بارهای مقیدی تولید میکنند که میدان را کاهش داده و ظرفیت خازنی را افزایش میدهند.
Definition
دیالکتریک یک عایق است که بارهای مقید آن در یک میدان الکتریکی اعمالشده کمی جابجا میشوند و قطبش ایجاد میکنند؛ بارهای مقید حاصل و میدان جابجایی، پذیرفتاری و گذردهی توصیف میکنند که چگونه ماده میدان را در درون خود تغییر میدهد.
Scope
این موضوع به قطبش مواد دیالکتریک، بارهای سطحی و حجمی مقید، میدان جابجایی الکتریکی، پذیرفتاری و گذردهی الکتریکی، رابطه بین قطبشپذیری میکروسکوپی و گذردهی ماکروسکوپی، انرژی در دیالکتریکها، و شرایط مرزی در فصل مشترک دیالکتریکها میپردازد. این شامل دیالکتریکهای خطی و اشاره به رفتار فروالکتریک است، در حالی که مکانیسمهای دقیق حالت جامد به فیزیک ماده چگال تعلق دارد.
Core questions
- چگونه یک دیالکتریک در یک میدان قطبیده میشود؟
- چگونه بارهای مقید و میدان جابجایی با قطبش مرتبط هستند؟
- چه چیزی قطبشپذیری میکروسکوپی را به گذردهی ماکروسکوپی پیوند میدهد؟
Key concepts
- قطبش
- بار مقید
- میدان جابجایی D
- پذیرفتاری الکتریکی
- گذردهی
- ثابت دیالکتریک
- قطبشپذیری
- فروالکتریسیته
Key theories
- قطبش و بارهای مقید
- یک میدان اعمالشده دوقطبیهای همراستا را القا میکند که اثر خالص آنها معادل بارهای سطحی و حجمی مقید است؛ میدان جابجایی به گونهای تعریف میشود که منابع آن فقط بارهای آزاد باشند.
- رابطه کلاوزیوس-موسوتی
- گذردهی ماکروسکوپی از طریق رابطه کلاوزیوس-موسوتی به قطبشپذیری میکروسکوپی و چگالی عددی مولکولها متصل میشود، که میدان محلی عملکننده بر هر مولکول را در نظر میگیرد.
Clinical relevance
رفتار دیالکتریک بر طراحی خازن و عایق، مواد با گذردهی بالا در الکترونیک، طیفسنجی دیالکتریک مواد و بافت، و پاسخ الکترومغناطیسی غشاهای بیولوژیکی و ماکرومولکولها حاکم است.
History
فارادی مفهوم دیالکتریک را معرفی کرد و در دهه ۱۸۳۰ اندازهگیری کرد که چگونه مواد ظرفیت خازنی را افزایش میدهند. موسوتی و کلاوزیوس در اواسط قرن نوزدهم گذردهی را به قطبشپذیری مولکولی مرتبط کردند، رابطهای که بعدها بر اساس نظریه الکترون لورنتس بنا نهاده شد.
Key figures
- Michael Faraday
- Ottaviano-Fabrizio Mossotti
- Rudolf Clausius
Related topics
Seminal works
- landau1984
- griffiths2017
Frequently asked questions
- ثابت دیالکتریک چیست؟
- این همان گذردهی نسبی است، عاملی که توسط آن یک ماده میدان الکتریکی را برای یک بار آزاد معین در مقایسه با خلاء کاهش میدهد، و به طور معادل عاملی که توسط آن ظرفیت خازنی را افزایش میدهد.
- بارهای مقید چیست؟
- آنها بارهای مؤثری هستند که به دلیل همراستایی دوقطبیهای میکروسکوپی بر روی سطح و در داخل یک دیالکتریک قطبیده ظاهر میشوند؛ آنها آزاد نیستند که در ماده حرکت کنند.