Umumiy tushunchalar Dielektriklarning elektr o‘tkazuvchanligi - bet 4

Dipol-relaksatsion qutblanish (sig‘im Cdr va zaryad Qdr 6.11 – rasm) dipol molekulalarining tashqi dipol molekulalarining tashqi elektr maydoni yo‘nalishi bo‘yicha aylanishidan (oriyentatsiyasidan) iborat. Xaotik issiqlik harakatida dipol molekulalari tashqi elektr maydoni tomonidan yo‘naltirilgan bo‘lib, dielektrik qutblanish effektini yaratadi (6.14 – rasm) Agar molekulalararo o‘zaro ta’sirlar dipollarning maydon bo‘ylab yo‘naltirilishiga to‘sqinlik qilmasa, dipol-relaksatsion qutblanish mumkin. Haroratning oshishi bilan dipollar orasidagi o‘zaro ta’sir zaiflashadi, bu esa dipol-relaksatsiya qutblanishni kuchaytiradi.
a) b)
14 – rasm. Dipol-relaksatsion qutblanishning sxematik tasviri.
Dipol molekulalarining joylashishi elektr maydoni bo‘lmaganda (a) va elektr maydoni ta’sirida (b)
Ammo shu bilan birga, molekulalarning xaotik issiqlik harakatining energiyasi ortadi, bu tashqi elektr maydonining yo‘naltiruvchi ta’sirini kamaytiradi. Shuning uchun, haroratning oshishi bilan, birinchi navbatda, molekulalararo o‘zaro ta’sir kuchlarining zaiflashishi intensivlikning oshishiga qaraganda ustunlik qiladi. Dipollarning induksiya momenti P=Σq eksponensial qonunga muvofiq t vaqt bilan kamayadi:
(33)
bu yerda P0 – elektr kuchlanishini olib tashlash momentidagi qutblanish; τ – bu jarayonning vaqt doimiysi, dipol qutblanishda relaksatsiya vaqti deb ataladi.
Releksatsiya vaqti – molekulalarning issiqlik harakati tufayli, maydonni olib tashlangandan keyin dielektrikning qutblanishi dastlabki qiymatdan e marta kamayadi. Ko‘pgina hollarda , dipol – relaksatsion qutblanishning τ darajasi 10-6 ... 10-10 s tartibida bo‘ladi shuning uchun bunday qutblanish faqat 10-6...10-10 Hz dan past chastotalarda paydo bo‘ladi.
15 – rasm. Qutblanishning har xil turlari uchun nisbiy o‘tkazuvchanlikning haroratga bog‘liqligi: elektron (εe), dipol – relaksatsiya (εdr) va ion-relaksatsiya (εir)
Dipol-relaksatsion qutblanish maydon energiyasining yo‘qolishi bilan bog‘liq, chunki dipollarning maydon yo‘nalishi bo‘yicha aylanishi ma’lum bir qarshilikni yengish bilan bog‘liq. Bu rasmda aks ettirilgan. (11) sig‘im Cdr aktiv – qarshilik Rdr bilan ketma-ket ulangan.
Tashqi elektr maydonining burchak chastotasi, ω=2πf ga yaqinlashganda, ωp=1/τ dipol oriyentatsiya jarayonining inertsiyasi tufayli ɛdr qiymati kamayishni boshlaydi. Dipol molekulalarining kuchlanish o‘zgarishining yarim sikli davomida maydon yo‘nalishi bo‘yicha to‘liq o‘zgarishiga vaqtlari yo‘q. Juda yuqori chastotalarda (ω>>ωp) dipollar tashqi maydondagi o‘zgarishlarga deyarli javob berishga vaqtlari yo‘q va dielektrik o‘zini qutbsiz kabi tutadi. O‘zgartirish ε chastotasi o‘zgarishi bilan dielektrik dispersiya deyiladi. Dipol relaksatsiyasi va migratsiya qutblanishlari uchun ε ortib borayotgan chastota bilan monoton ravishda kamayadi. Ushbu hatti-harakat relaksatsiya dispersiyasi deb ataladi.
16 – rasm. Nisbiy o‘tkazuvchanlikning odatda chastotaga bog‘liqligi: a – qutbsiz dielektriklar uchun (εe va εi); b – qutbli dielektriklar uchun (εir va εdr).
Dipol-relaksatsion qutblanish qutbli gazlarda, suyuqliklarda namoyon bo‘ladi, lekin qattiq dielektriklarda ham kuzatilishi mumkin. Ba’zi qattiq, asosan organik dielektriklarda dipol relaksatsiyasining qutblanishi odatda molekulaning o‘zi yo‘nalishi bilan emas, balki unda mavjud bo‘lgan qutbli radikallarning yo‘nalishi bilan bog‘liq. Bunday qutblanish dipol-radikal deb ataladi . Ushbu turdagi qutblanishga ega bo‘lgan moddalarga tsellyuloza misol bo‘ladi, uning qutbliligi gidroksil guruhlari -OH va kislorod mavjudligi bilan izohlanadi. Molekulyar panjarali va zaif Van-der-Vaals bog‘lanishlari bo‘lgan kristallarda kattaroq zarralar ham yo‘naltirilishi mumkin.
|