3- SILICON (SI)
1-SỰ PHÂN CỰC CỦA ĐIỆNMÔI a-Khái niệm:
a-Khái niệm:
Tính chất quan trọng bậc nhất của điện môi là khả năng phân cực dưới tác dụng của điện trường ngoài. Hiện tượng phân cực là sự thay đổi vị trí trong không gian của những thành phần mang điện và hình thành moment điện.
Trạng thái của điện môi dưới tác dụng của điện trường ngoài có thể biểu thị qua véctơ phân cực (hay cường độ phân cực) P. Dưới tác dụng của P xảy ra sự thay đổi vị trí trật tự trong không gian của điện tích phân tử điện môi.
Xét thể tích điện môi trong tụ phẳng, ta có cường độ điện trường
h U
E [V/m]
Với U: điện áp đặt lên hai bản cực h: khoảng cách giữa hai bản cực
-Ơû điện môi tuyến tính P quan hệ tuyến tính với E E . . K P E 0 [cm2] E
K : Hệ số phân cực của điện môi. Trong chân không KE= 0
-Ở điện môi không tuyến tính (như xenhit điện) không có tỉ lệ tuyến tính giữa P và E
-Ở điện môi đẳng hướng P song song với E
-Ở điện môi dị hướng: quan hệ giữa P và E ở dạng tenxơ
Ngoài P và E còn có vectơ cảm ứng điện (hay điện dịch) : P E . D Mà P KE0.E
Suy ra 1KE 1 chỉ trong chân không KE=0 ; =1
Ta có D.0E
Tham số xác định khả năng hình thành điện dung là trị số điện môi ,
phản ánh tính chất của vật chất trong một khối lượng (thể tích) đủ lớn, nhưng không phản ánh tích chất của từng nguyên tử hay phân tử vật chất.
b-Bản ản chất vật lý của sự phân cực điện môi
Phân tử của bất kỳ vật chất nào của điện môi cũng có cấu tạo từ những thành phần riêng biệt (nguyên tử, ion), mỗi thành phần có điện tích xác định dương hoặc âm. Lực liên kết giữa các điện tích xác định tính chất cơ học của vật chất. Tổng đại số của tất cả các điện tích trong phân tử của bất kỳ vật chất nào đều
h
+- -
Hình 3.1-Điện trường giữa hai bản cực tụ điện
bằng 0, nhưng vị trí không gian điện tích trong phân tử của vật chất khác nhau sẽ khác nhau. Nếu thay tất cả các điện tích dương và điện tích âm bằng một điện tích dương và một điện tích âm tương đương và vị trí trọng tâm của từng điện tích dương riêng và âm riêng thì trọng tâm của các điện tích dương và âm có thể trùng nhau hoặc không trùng nhau.
Phân tử, trong đó tâm của các điện tích dương và điện tích âm trùng nhau gọi là phân tử không phân cực
Phân tử, trong đó tâm của các điện tích dương và âm không trùng nhau mà cách nhau một khoảng cách l gọi là phân tử phân cực hay lưỡng cực. Các phân tử lưỡng cực được đặc trưng bởi moment lưỡng cực p = q. l
Ví dụ phân tử lưỡng cực có moment lưỡng cực p = q.l với l= 2 A0. Vậy: p = 1,6. 10-19.2 10-10= 3,2 . 10-29[c.m]
Tính có cực có thể đánh giá theo cấu tạo hóa học của phân tử. Ngược lại bằng thực nghiệm có thể xác định được p, từ đó đưa ra kết luận về cấu trúc của phân tử. Những phân tử gồm một nguyên tử He, Ne, Ar hoặc 2 nguyên tử giống nhau (H2, N2, Cl2) là không phân cực. Còn liên kết ion gồm 2 hay nhiều loại như KCl, HCl là loại có cực tính mạnh.
Vậy: phân cực là sự sắp xếp có trật tự trong không gian của các điện tích. Dưới tác dụng của điện trường ngoài các điện tích chuyển động có giới hạn trong điện môi và hình thành moment điện ở tất cả thể tích điện môi.