Umumiy tushunchalar Dielektriklarning elektr o‘tkazuvchanligi - bet 3

Elektron qutblanish (11 – rasmda sig‘im Ce va zaryad Qe ), tashqi elektr maydon ta’sirida elektron bulutining zaryad markazining musbat zaryadlangan yadroga nisbatan siljishi (12 – rasm). Ko‘chish elektronlarning yadroga kulon tortilishi bilan to‘xtatiladi.
Elektron qutblanish o‘rnatish vaqti juda qisqa (taxminan 10-15 s), shuning uchun u elektromagnit maydonning chastotasidan (16 – rasm), optik tebranishlarning chastotalariga qadar deyarli mustaqildir. Qutblanishning bu turi maydon energiyasining yo‘qolishi bilan bog‘liq emas, chunki elektron buluti konfiguratsiyasining elastik o‘zgarishi issiqlik shaklida energiya tarqalishiga olib kelmaydi. s qiymati haroratdan deyarli mustaqil. Faqat elektron polarizatsiyaga ega dielektriklar uchun ε faqat dielektrikning termal kengayishi va birlik hajmiga qutblangan zarralar sonining kamayishi bilan bog‘liq holda harorat oshishi bilan bir oz kamayadi (15 - rasm).
Elektron polarizatsiya barcha turdagi dielektriklarda kuzatiladi. Atomlar hajmining oshishi bilan elektron qutblanish qobiliyati ortadi. Tashqi elektron qobiqlar va atom yadrosi orasidagi bog‘lanishning zaiflashishi tufayli qobiqning siljishi ℓ va induksiyalangan zaryad q ortadi.
12 – rasm. Elektron qutublanishning sxematik ko‘rinishi:
a – elektr maydoni bo‘lmaganda qutbsiz atom.
b – elektr maydon ta’sirida qutublangan atom.
Elektron qutblanishni qulay va vizual baholash uchun α [6.22. ifodaga qarang] atom yoki ionning α ning dielektrik doimiyligiga nisbati ε0 ga teng geometrik qutblanish tushunchasi kiritiladi va hajmi [m3] o‘lchamiga ega. Geometrik qutblanish α/ɛ0 atom hajmining tartibiga ega 10-30...10-29. Masalan, α/ɛ qiymatlari 0 galogen atomlari (ularning atom massasining ortib borish tartibida) F uchun - 0,4∙10-30, C1 uchun - 2,4∙10-30 ; Br uchun - 23,6∙10-30; I uchun - 5,8∙10-30 m3.
Ion tuzilishli moddalar uchun qutblanish atomlarda emas, balki ionlarda sodir bo‘ladi. Turli ionlar elektron geometrik qutblanish α/ɛ nisbatining sezilarli darajada farq qiladigan qiymatlariga ega. Ion radiusi r3 kubiga. Na+ ioni uchun α/ɛr3 nisbati 0,21; K+ uchun - 0,38; Ca++ uchun - 0,44; Ti++++ uchun - 1,04; O–uchun - 1,20; Zr++++ uchun - 1,21; Pb++ uchun - 1,89. α/ɛ0r3 katta qiymatga ega ionlarning mavjudligi qutblanishga yordam beradi. Bunday ionlarni o‘z ichiga olgan ba’zi moddalar yuqori ε qiymatiga ega (masalan, rutil TiO2 ɛ=110).
Ion qutblanish (sig‘im Ci va zaryad Qi bo’lgan 6.11 – rasm) elektr maydoni ta’sirida bog‘langan ionlarning muvozanat holatidan kristall panjara konstantasidan oshmaydigan masofalarga elastik siljishi sodir bo‘lishidan iborat (6.13 – rasm). Ion qutblanishni o‘rnatish vaqti ~10-13 s. Shuning uchun ion kristallari uchun ε infraqizil diapazonda (1012...1014 Hz) maydon chastotasiga bog‘liq bo‘la boshlaydi.
Haroratning oshishi bilan qutblanish kuchayadi, chunki issiqlik energiya tufayli ionlararo o‘zaro ta’sir kuchlari zaiflashadi, issiqlik kengayish ionlarni bir-biridan olib tashlaydi. Ion qutblanish, elektron qutblanish kabi, energiya isroflari bilan bog‘liq emas va chastotaga bog‘liq emas, infraqizil chastotalargacha (6.16–rasm). Ion qutblanish ionlarning yaqin qadoqlangan (NaCl, LiF va boshqalar) bilan ionli kristalli dielektriklarga xosdir.
b)
13 – rasm. Ion qutblanishning sxematik tasviri.
Ion kristall panjarasi: a – elektr maydoni bo‘lmaganda; b – elektr maydoni ta’sir qilganda
Elektron va ion qutblanishlari elastik yoki tez turlari, sekin yoki relaksatsion qutblanishning turlaridan farqli o‘laroq o‘rnatish vaqti ancha uzoqroq bo‘lgan turlaridir.
|