Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
3.4. DIELEKTRISYYS JA SUSKEPTIIVISUUS 39Etuna tässä on se, että ”vapaa” varaus on helpommin hallittavissa kuinpolarisaatiovaraus. Kuitenkin sähkökenttä E on suure, joka loppujen lopuksihalutaan määrittää. Siksi on vielä tunnettava rakenneyhtälö P = P(E),koska muuten yhteydestä D = ɛ 0 E+P ei ole iloa. Tätä ongelmaa käsitelläänseuraavaksi.3.4 Dielektrisyys ja suskeptiivisuusSähköinen polarisoituma aiheutuu sähkökentästä. Näiden välinen riippuvuusilmaistaan sähköisen suskeptiivisuuden χ(E) avullaP = χ(E)E (3.22)χ(E) määräytyy väliaineen mikroskooppisesta rakenteesta, johon tutustutaanlähemmin luvussa 10.Yleisesti ottaen χ(E) on tensori, jolloin polarisoituma ei välttämättäole samansuuntainen kuin sähkökenttä eli eriste voi olla epäisotrooppista.Tällaisia väliaineita ovat esimerkiksi kiderakenteet, joissa epäisotropia aiheuttaasähkömagneettisen aallon etenemisessä kahtaistaittavuudeksi kutsuttavanilmiön. Tällöin eri tavoin polarisoituneet aallot taittuvat eri tavoin.Kahtaistaittavuutta tapahtuu myös vapaista varauksista koostuvassa magnetoituneessaplasmassa.Toinen ongelmakenttäovatepälineaariset väliaineet, joissa χ(E)onsähkökentänfunktio, jolloin P riippuu sähkökentästä epälineaarisesti. Tämä ilmiötulee yleensä vastaan vasta hyvin voimakkailla sähkökentillä. Kaikissaaineissa ei myöskään ole suoraa relaatiota P:n ja E:n välillä. Ferrosähköisissäaineissa on polarisoitumaa myös ilman ulkoista sähkökenttää. Tarkastellaantässä kuitenkin vain isotrooppisia eristeitä, joille χ(E) on skalaari ja rajoitutaanvielä lineaarisiin väliaineisiin, joille χ on sähkökentästä riippumatonvakio. Tällaista väliainetta kutsutaan myös yksinkertaiseksi väliaineeksi.Tällöin polarisoituman, sähkökentän ja sähkövuon tiheyden välillä vallitsevatrakenneyhtälötmissä ɛ = ɛ 0 + χ. Laadutonta suurettaP = χE (3.23)D = ɛE (3.24)K = ɛ r = ɛɛ 0=1+ χ ɛ 0(3.25)kutsutaan väliaineen eristevakioksi, dielektrisyysvakioksi tai suhteelliseksipermittiivisyydeksi. Aineen eristeominaisuudet eivät kuitenkaan salli kuinkasuuria sähkökenttiä hyvänsä, sillä riittävän suuri sähkökenttä ajaa elek-
Change language