. Hạt nhân gương: là những hạt nhân ñồng khối lượng trong đó số proton của
VẬT LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU 7.1 Vật liệu từ.
7.2.2. Giải thích hiện tượng phân cực ñiện môi.
ðể giải thích hiện tượng phân cực điện mơi chúng ta xét cấu tạo phân tử điện mơi:
Các chất điện mơi cấu tạo từ những phân tử điện mơi. Mỗi phân tử gồm các hạt nhân mang ñiện dương và các electron mang ñiện âm. Bình thường các phân tử điện mơi trung hịa về điện; tuy nhiên các phân tử điện mơi vẫn có những tính chất điện. Về phương diện điện, tổng các điện tích dương có thể thay bằng điện tích +q đặt tại trung tâm của chúng; tổng các ñiện tích âm có thể thay bằng điện tích –q đặt tại trung tâm của chúng.
Tùy theo phân bố của các electron quanh hạt nhân, ta có hai loại điện mơi: ðiện mơi có phân tử tự phân cực: Khi trung tâm của các điện tích âm khơng trùng với trung tâm của các điện tích dương, ví dụ các phân tử của H2O, HCl,...Phân tử ñược coi như một lưỡng cực ñiện, gọi là lưỡng cực phân tử, các momen pe ≠0.
ðiện mơi có phân tử không tự phân cực các electron phân bố ñối xứng quanh hạt nhân do đó trung tâm các ñiện tích trùng nhau và p =0
Khi ñặt trong ñiện trường, do tác dụng của ñiện trường trung tâm các ñiện tích âm bị lệch ñi nên pe ≠0.
Người ta ñã chứng minh ñược rằng pe ≈E
Trong ñơn vị SI: pe =ε0αE (7 - 11)
α là hệ số tỉ lệ: ñộ phân cực phân tử, ε0: hằng số ñiện, E: cường ñộ điện trường.
Giải thích hiện tượng phân cực điện mơi ñối với môi trường ñồng chất. - Trường hợp ñiện mơi có phân tử tự phân cực.
+ _ Eo =0 0 0 ≠ E
Hình 7.3. Phân cực điện mơi
Xét một khối điện mơi có một số rất lớn các phân tử. Khi chưa ñặt trong ñiện trường (E0 =0), do chuyển ñộng nhiệt, các lưỡng cực phân tử sắp xếp hỗn loạn theo mọi phương, nên tổng vectơ của các mômen lưỡng cực triệt tiêu:
∑pe =0. Khi đặt điện mơi trong điện trường ngoài (E0 ≠0) do tác dụng của ñiện trường các lưỡng cực phân tử có xu hướng quay sao cho phương chiều của chúng trùng với phương chiều của E0. Do chuyển ñộng nhiệt các lưỡng cực phân tử có
∑pe ≠0
khuynh hướng sắp xếp hỗn loạn nên nếu trường ngoài yếu, các pe khơng hồn toàn
song song với E0và ∑pe≠0, nhưng nhỏ; nếu trường ngồi đủ mạnh, các pe// E0 và ∑Pe là cực đại. Khi đó bên trong chất điện mơi các điện tích trung hịa nhau; cịn trên các mặt giới hạn của các điện mơi xuất hiện các điện tích trái dấu. Các điện tích này chính là các điện tích của các lưỡng cực phân tử vì thế các điện tích này khơng phải là các điện cực tự do, chúng bị ràng buộc trong phân tử và ñược gọi là các ñiện tích liên kết.
- Trường hợp điện mơi có phân tử khơng phân cực.
Khi khơng có điện trường ngồi E0 =0, pe =0 do đó ∑pe =0.
Khi có điện trường ngồi E0, các phân tử trở thành các lưỡng cực phân tử sắp xếp song song với E0 nên ∑pe ≠0; cũng như trường hợp trên trong điện mơi điện tích trung hịa, cịn trên mặt giới hạn có xuất hiện điện tích liên kết trái dấu.
Tóm lại trong cả hai trường hợp trên hai mặt giới hạn của khối điện mơi đều xuất hiện các điện tích trái dấu. Các điện tích này là các điện tích liên kết ñịnh xứ trên hai mặt giới hạn của khối ñiện mơi. Tùy theo chất điện mơi, điện tích của các phân tử sẽ lớn hay nhỏ. Phụ thuộc vào cường ñộ ñiện trường ngoài lớn hay nhỏ các
e
p sẽ quay theo trường ngồi nhiều hay ít. Kết quả là mức độ phân cực của chất điện mơi phụ thuộc vào bản chất điện mơi và cường độ điện trường ngoài.