|
'''Eléktrična polarizácija''' (oznaka '''P''') je [[fizikalna količina]], ki opisuje, da se v [[dielektrik]]u, postavljenem v zunanje [[električno polje]], [[molekula|molekule]] s [[permanentni dipol|permanentnim]] [[električni dipol|električnim dipolom]] uredijo tako, da v povprečju kažejo v smer polja, ali pa da molekule ali [[atom]]i brez [[električni dipolni moment|električnega dipolnega momenta]] dobijo [[inducirani dipol|inducirani]] dipolni moment.
Polarizacijo vpeljemo kot razliko med [[gostota električnega polja|gostoto električnega polja]] v snovi '''D''' in gostoto električnega polja v praznem prostoru:
:<math>\mathbf{P} = \mathbf{D} - \epsilon_0\mathbf{E}</math>
Električna polarizacija je premo sorazmerna [[jakost električnega polja|jakosti električnega polja]] '''E''':
:<math>\mathbf{P} = \epsilon_0\chi_e\mathbf{E}</math>
Pri tem je ε<sub>0</sub> [[influenčna konstanta]], χ<sub>e</sub> pa [[električna susceptibilnost]].
==Zveza z mikroskopskimi količinami==
Električna polarizacija kot snovni paramater je enaka električnemu dipolnemu momentu dane prostornine snovi:
:<math>\mathbf{P} = \frac{1}{V}\sum_i\mathbf{p}_i</math>
Pri tem je '''p'''<sub>i</sub> električni dipolni moment ''i''-te molekule, ''V'' pa prostornina, ki je dovolj velika, da vsebuje dovolj veliko število molekul, obenem pa dovolj majhna, da smemo vzeti, da je znotraj nje jakost električnega polja [[homogenost|homogena]].
===Elektronska polarizacija===
V homogenem dielektriku z nepolarnimi molekulami v homogenem zunanjem električnem polju lahko pišemo:
:<math>\mathbf{P} = n \mathbf{p}_e</math>
Pri tem je ''n'' število molekul na enoto prostornine, '''p'''<sub>e</sub> pa [[inducirani dipol|inducirani]] [[električni dipolni moment]] posamezne molekule. Slednji je premo sorazmeren jakosti zunanjega električnega polja:
:<math>\mathbf{p}_e = \epsilon_0 \alpha \mathbf{E}</math>
Sorazmernostni koeficient ε<sub>0</sub> je [[influenčna konstanta]], α pa [[molekulska polarizabilnost]]. Slednja je pri elektronski polarizaciji nepolarnih molekul s [[Clausius-Mossottijeva zveza|Clausius-Mossottijevo zvezo]] razmeroma enostavno povezana z makroskopsko [[dielektričnost]]jo:
:<math>\frac{\epsilon-1}{\epsilon+2} = \frac{n \alpha}{3}</math>
===Orientacijska polarizacija===
Polarizacijo homogenega dielektrika s polarnimi molekulami v homogenem zunanjem električnem polju lahko zapišemo kot povprečno usmerjenost molekulskih dipolov:
:<math>\mathbf{P} = n \langle \mathbf{p}_e \rangle</math>
Povprečno vrednost komponente molekulskih dipolov v smeri zunanjega električnega polja izračunamo iz [[Boltzmannova porazdelitev|Boltzmannove porazdelitve]] delcev v polju sil. Rezultat je:
:<math>\langle \mathbf{p}_e \rangle = p_e L(x)</math>
Pri tem je ''L''(''x'') [[Langevinova funkcija]], ''x'' pa razmerje med [[energija|energijo]] električnega dipola v zunanjem električnem polju in termično energijo:
:<math>L(x) = \coth x - \frac{1}{x}</math>
:<math>x = \frac{p_e E}{k_B T}</math>
Pri tem je ''k''<sub>B</sub> [[Boltzmannova konstanta]], ''T'' pa [[absolutna temperatura]].
===Temperaturna odvisnost===
V visokotemperaturnem približku velja ''x'' << 1 in ''L''(''x'') ≈ ''x''/3. [[Električna susceptibilnost|Električno susceptibilnost]] v tem približku opiše [[Debye-Langevinova formula]]:
:<math>\chi_e = \frac{n p_e^2}{3 \epsilon_0 k_B T}</math>
[[temperatura|Temperaturna]] odvisnost električne susceptibilnosti se razlikuje glede na to, ali so njen vzrok inducirani dipoli ali pa orientacija permanentnih dipolov. V prvem primeru električna susceptibilnost ni odvisna od temperature, v drugem pa z naraščajočo temperaturo pada kot 1/''T''.
[[Kategorija:Elektrika in magnetizem]]
[[Kategorija:Fizikalne količine]]
[[ca:Polarització elèctrica]]
[[de:Polarisation (Elektrizität)]]
[[en:Polarization density]]
[[eo:Polariza denseco]]
[[fr:Polarisation (diélectrique)]]
[[he:פולריזציה]]
[[ja:分極電荷密度]]
[[nl:Polarisatie (elektriciteit)]]
[[pl:Polaryzacja dielektryka]]
[[ru:Поляризация диэлектриков]]
[[uk:Поляризація діелектрична]]
[[zh:電極化]]
| 