편광은 외부 전기장이 적용될 때 전기장의 유도 또는 유전체 재료 또는 절연체 내부의 충전 재 배열입니다. 전하는 양전하가 음의 전극을 향해 끌어 당기고 음전하가 양의 전극을 향해 유인되도록 배열됩니다. 싫어하는 요금은 서로를 끌어 들이고 요금이 부과되기 때문입니다. 절연체의 전하가 움직이지 않기 때문에, 분극은 유전체 재료가있을 때 커패시터에 에너지를 저장하게한다.
더 많은 편광 전력을 가진 재료는 더 많은 충전을 저장할 수 있습니다. 따라서,이 재료를 유전체로 사용하면 커패시터에 저장된 전하 및 에너지도 높습니다.
편광 정도
재료의 편광 정도는 적용된 전기장 E 및 유전 상수 K에 따라 다릅니다. 분극, 유전 상수 및 전기장 사이의 관계는
로 표시됩니다.p =ℇ0 (k-1) e
유전체의 총 분극은 전자 변위 PE, 영구 쌍극자 방향 PD, 이온 변위 PI 및 공간 전하 변위 PS의 합입니다.
pt =pe + pi + pd + ps
유전체 란 무엇입니까?
유전체는 비전도 또는 절연 재료입니다. 그들은 전기의 가난한 지휘자입니다. 유전체의 전하가 움직이지 않기 때문에 외부 필드를 적용하고 편광 될 때 충전을 유지할 수 있습니다. 유전체 재료의 일부 예는 운모, 유리, 폴리머, 도자기 및 금속 산화물입니다. 건조 공기는 또한 유전체입니다.
분자 분류
극성 분자 :
극성 분자는 한쪽 끝이 전기적으로 양성이고 다른 쪽은 전기 음성을 갖는다. 이것은 공유 결합이 전기 음성 차이의 두 분자를 결합 할 때 발생합니다. 분자는 극, 양 및 음성 극을 형성합니다. 이 분자는 쌍극자 모멘트가 있으며 외부 전기장이 적용될 때 스스로 정렬됩니다. 예를 들어 물 분자, HF 분자, HCL 분자 등
비극성 분자 :
이 분자는 결합 된 원자 사이에 전기 음성 차이가 없을 때 형성됩니다. 이 분자의 쌍극자 모멘트도 0입니다. 이 분자의 예는 O2, N2 및 H2입니다.
입니다유도 된 전기 쌍극자 모멘트
외부 전기장이 비극성 재료에 적용될 때, 전자 및 양성자는 양성자 또는 양전하가 네거티브 전극에 정렬되고 전자 또는 음수가 양의 전극에 정렬되도록 배열됩니다. 내부 압력이 균형을 이룰 때까지 프로세스가 계속됩니다. 이 배열은 유전체 내부의 전기장의 유도를 유발한다. 이 필드는 유도 된 전기장이며 쌍극자 모멘트는 유도 쌍극자 모멘트입니다.
극성
모든 물질은 전자와 양성자로 구성됩니다. 외부 전기장이 그들에게 적용되면, 그것들은 분리되어 그 안에 유도 된 전기장을 생성합니다. 물질 의이 능력은 극성으로 알려져 있습니다. 이 특성은 외부 전기장과 재료의 유전 상수에 의존합니다. 극성은 유전 상수 및 재료의 굴절률을 계산하는 데 사용될 수 있습니다.
외부에서 적용되는 필드는 온도와 무관하며 유도 쌍극자 모멘트에 비례합니다. 재료의 유도 쌍극자 모멘트의 방향은 적용된 전기장의 방향과 동일합니다.
고체의 극성은 결정 셀의 단위 부피당 쌍극자 모멘트로 정의되며 수학적으로 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
p =ℇ0 α e
여기서 α는 원자 극성을 나타내고 E는 전기장을 나타냅니다. 극성은 일반적으로 M3로 표시됩니다.
전기 편광
유전체가 편광되면 재료에서 쌍극자 모멘트가 생성됩니다. 이것은 외부 전기장이있을 때 발생합니다. 이 공정은 전기 편광이라고합니다. 전기 극성은 해당 재료의 단위 부피당 쌍극자 모멘트로 정의됩니다.
유전체 상수
유전 상수 또는 상대 유전율은 여유 공간의 유전율에 대한 물질의 유전율의 비율입니다. 또한 유전체가있는 커패시터의 전기장에 유전체가없는 커패시터의 전기장의 비율로 서면으로 작성할 수 있습니다.
수학적으로
로 쓸 수 있습니다ℇr =ℇ/ℇ0
유전 상수가 클수록 커패시터에 저장된 전하가 더 많습니다. 플레이트 사이의 갭이 유전체로 채워질 때, 커패시터의 커패시턴스 크기는 유전 상수의 계수에 의해 증가한다.
c =ℇr c0, 여기서 c0은 유전체가 없을 때 플레이트 사이의 커패시턴스를 나타냅니다.
유전체 강도
단열재를 잃지 않고 유지할 수있는 가장 높은 전기장 강도는 유전력으로 정의됩니다.
샘플 질문
질문 1 :커패시터의 전기장의 크기는 30 v/m입니다. 커패시터의 플레이트 사이에 삽입되는 재료의 유전 상수는 3입니다. 편광 값을 찾으십시오.
답 1 :
주어진 :
유전 상수, ℇr =3
전기장, e =30 v/m
감수성은
로 계산할 수 있습니다xe =ℇr- 1 =3-1 =2
편광은
입니다p =xe e
p =2 × 30
p =60 c/m2
따라서 편광은 60 c/m2입니다.
결론
유전 분극은 일부 외부 필드에 도입 될 때 유전체 재료에서 전기장의 분극 또는 유도 과정입니다. 우리는이 기사에서 유전체 재료의 개념, 유형 및 편광을 배웠습니다. 이 주제는 또한 편광 메커니즘과 그와 관련된 용어 (유전성 강도, 극성, 유전 상수)에 대해 설명합니다.
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