Koko luentomoniste - FMI
Koko luentomoniste - FMI
Koko luentomoniste - FMI
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
46 LUKU 3. SÄHKÖKENTTÄ VÄLIAINEESSA<br />
E m = E + P/(3ɛ 0 ). Tämä on jonkinlainen välimuoto suorakaiteen muotoisten<br />
onkaloiden kentistä.<br />
Jos molekyylien lukumäärätiheys on n, polarisoituma on määritelmän<br />
mukaan P = np m , joten<br />
P = nαɛ 0 (E + P/(3ɛ 0 )) (3.50)<br />
Toisaalta P = (ɛ r − 1)ɛ 0 E, joten saadaan Clausiuksen ja Mossottin yhtälö<br />
α = 3(ɛ r − 1)<br />
n(ɛ r + 2)<br />
(3.51)<br />
jossa ɛ r ja n ovat makroskooppisia suureita. Voidaan esimerkiksi mitata<br />
kaasun ɛ r ja n, jolloin saadaan α laskettua. Jos polarisoitumismekanismi<br />
on samanlainen myös nesteessä, voidaan tunnettujen tiheyksien avulla ennustaa<br />
sen suhteellinen permittiivisyys. Näin saadaan varsin hyviä tuloksia<br />
esimerkiksi aineille CS 2 , O 2 ja CCl 4 . Vedelle tulisi vastaavalla tavalla ennusteeksi<br />
negatiivinen permittiivisyys, joten pysyvästi polarisoituneelle aineelle<br />
esitetty malli ei päde.<br />
Pysyvän polarisaation P 0 tapauksessa ulkoisen kentän ollessa nolla E m =<br />
P 0 /(3ɛ 0 ), joten on oltava nα = 3. Useimmilla aineilla nα/3 < 1, joten ne<br />
käyttäytyvät kuten tavalliset eristeet. Jotkin kristallirakenteiset kiinteät aineet<br />
kuitenkin toteuttavat ehdon ja niitä kutsutaan ferroelektrisiksi materiaaleiksi.<br />
Esimerkiksi BaT iO 3 on ferroelektristä alle 120 ◦ C:n lämpötilassa<br />
(Feynman Lectures, osa II, luku 11-7).<br />
Pysyvästi polarisoitunut kappale (elektretti) on kestomagneetin sähköinen<br />
vastine. Se eroaa kuitenkin magneetista ratkaisevasti, koska elektretin<br />
pinnalle ”sataa” vähitellen väliaineesta varauksia, jotka neutralisoivat polarisaatiopintavarauksen.<br />
Ferroelektrisyydelle ominainen pysyvä polarisoituvuus<br />
aiheuttaa hystereesi-ilmiön. Kun aine on kerran polarisoitu tasolle<br />
P , niin polarisaatio ei katoa vietäessä sähkökenttä nollaan, vaan vasta<br />
selvästi nollan alapuolella. Kasvatettaessa negatiivista sähkökenttää polarisaatio<br />
saavuttaa uudelleen uuden tason −P , josta ei puolestaan päästä eroon<br />
kasvattamalla sähkökenttä nollaan, vaan kenttää on kasvatettava riittävän<br />
paljon nollan yläpuolelle. Polarisaation ja sähkökentän välinen yhteys ei ole<br />
yksikäsitteinen. Vastaavaan ilmiöön tutustutaan myöhemmin ferromagnetismin<br />
yhteydessä.
Change language