Môn học:
VẬT LIỆU ĐIỆN
TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Định nghĩa:
Phân cực điện môi là sự dịch chuyển của các điện tích
trong giới hạn 1 phân tử dưới tác động của điện trường
ngoài và hình thành moment điện.
Trạng thái của điện môi có thể được thể hiện bằng các
đại lượng sau:

Cường độ điện trường E

Độ phân cực P

Cảm ứng điện D

Năng lượng điện trường tích lũy trong điện môi

Mật độ năng lượng điện trường tích lũy trong điện môi
SỰ PHÂN CỰC ĐIỆN MÔI


Tốc độ lan truyền sóng điện từ

Hệ số khúc xạ sóng điện từ

Bước sóng truyền dẫn sóng điện từ


10
9
mF
o
π
ε
−
=

Cường độ điện trường trong tụ phẳng
h
U
E =
ε chỉ thể hiện tính chất của điện mô ở
khối lượng hay thể tích đủ lớn phản ánh
tính phân cựa của điện môi trong điện
trường. ε được gọi là tham số vĩ mô.
U
ε
h
U
ε
1
h
U
ε
2
h
h
U

(r
2
)
1
2
1
max
ln
r
r
r
U
E =
1
2
2
min
ln
r
r
r
U
E =

Độ phân cực P
V
p
P
n
i


Cảm ứng điện D
Cảm ứng điện D là tổng hình học của hai vectơ cường độ điện trường
nhân với hằng số điện môi và vectơ cường độ phân cực P:
D = ε
o
E + P
Mặt khác, giữa điện dịch và điện trường có quan hệ:
D = ε.ε
o.
E

ε
o
E + P = ε.ε
o.
E

P = ε
o
E (ε - 1)

ε
o
= 1 + k
E
k
E
ở mọi vật chất có giá trị >0. Trong chân không, k
E

=
h
S
C
o
o
ε
=
o
C
C
=
ε
otr
tr
C
C
_
=⇒
ε
1
2
_
ln
2
r
r
l
C
o

t
UeU .
τ
−
=
U
o
U
tτ
cđvv
R
S
h
R ==
ρ

Bài tập:
Cho một tụ điện được nạp đầy tới 1000V. Tụ được ngắt khỏi nguồn và
để hở mạch. Sau 10 phút, U trên 2 đầu tụ đo được là 200V. Cho ε = 5.
Xác định ρ
V
của điện môi.
Giải:
o
t
UeU .
τ
−
=
U

Năng lượng điện trường tích luỹ trong điện môi:
2
.
2
1
UCW =
hSV .=
Tụ phẳng:
)(.
2
1
2
JU
h
S
W
o
εε
=
Mật độ năng lượng điện trường tích luỹ trong điện môi:
V
W
W
o
=
V: Thể tích điện môi
hS
U
h
S

o
: Hệ số điện thẩm
)(104
7
m
H
o
−
=
πµ
)(
36
10
9
m
F
o
π
ε
−
=
)/(10.3
1
8
smc
oo
==
µε
εµ
c

Bước sóng truyền dẫn sóng điện từ
λ
vật chất
= v.t
λ
chân không
= c.t
Trở kháng sóng
)(377
36
10
10.4
9
7
_
Ω===
−
−
π
π
ε
µ
o
o
ckC
Z

Điện môi có cực và điện môi không cực
Bất cứ 1 loại điện môi nào cũng có tổng đại số của điện tích (-) bằng
tổng đại số của các điện tích (+).

-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+ -
Khi chưa có điện trường Khi có điện trường
Tính phân cực
Tính dẫn điện


Phân cực điện môi là sự tham gia của tất cả các phân tử. Tính dẫn
điện của điện môi chỉ là sự tham gia của một số lượng nhỏ điện tích tạp
chất.

Phân cực điện môi có tính chất đàn hồi. Nếu ngừng tác động của điện
áp các phần tử có xu hướng quay về trạng thái đầu. Tính dẫn điện
không có trạng thái này.

Ở điện áp 1 chiều, dòng điện phân cực chỉ tồn tại ở thời điểm đóng
và ngắt điện áp.


-
Không phụ thuộc vào tần số điện áp đặt
-
Không phụ thuộc vào nhiệt độ.
3
..4 r
ođt
επα
=
α: Hệ số phân cực điện tử
r: bán kính nguyên tử
)/(
36
10
9
mF
o
π
ε
−
=
Hệ số phân cực điệ tử tỉ lệ với lập
phương bán kính của nguyên tử.

b) Phân cực ion
Là sự dịch chuyển của các ion so với vị trí ban đầu dưới tác động của điện
trường ngoài.
Đặc điểm:
-
Thời gian hoàn thành phân cực rất nhanh (10

10
9
mF
o
π
ε
−
=
Hệ số phân cực điệ tử tỉ lệ với lập
phương của nửa khoảng cách ion

c) Phân cực lưỡng cực
Sự khác biệt cơ bản giữa phân cực lưỡng cực với phân cực điện tử và
phân cực ion là các phần tử lưỡng cực dao động nhiệt một cách hỗn
loạn và một phần chúng được định hướng theo điện trường.
Đặc điểm:
-
Thời gian hoàn thành phân cực rất lớn  gọi là phân cực chậm
-
Gây tổn thất năng lượng
-
Không phụ thuộc vào tần số điện áp đặt
-
Khi ngừng tác động của điện áp, các phần tử lưỡng cực chuyển về
trạng thái ban đầu.
-
Độ phân cực phụ thuộc vào tần số điện áp đặt (tần số tăng  độ
phân cực và hệ số điện môi giảm).