: پذیرفتاری الکتریکی

!نگاه اجمالی

پذیرفتاری الکتریکی به صورت پیچیده ، همه اطلاعات مربوط به واکنش دی الکتریک نسبت به میدان الکترکی را در دارد. شکل واقعی پذیرفتاری با دینامیک میکروسکوپیکی اتمهایی که دی الکتریکی را تشکیل می‌دهند، مشخص می‌شود.

هرگاه ماده‌ای دی الکتریک را در ((میدان الکتریکی)) قرار دهیم، اتمهای ماده به صورت ((گشتاور دو قطبی الکتریکی)) ظاهر می‌شوند. گشتاور دو قطبی الکتریکی متوسط در واحد حجم دی الکتریک را قطبیدگی محیط می‌نامند. این کمیت میدان الکتریکی واکنشی درونی را در پاسخ به میدان الکتریکی خارجی اعمال شده نشان می‌دهد. میدان الکتریکی کل در محیط دی الکترکی از برهمنهی خطی میدانهای الکتریکی اعمال شده و واکنشی بدست می‌آید. قطبیدگی محیط دی الکترکی به نوبه خود ، از طریق پذیرفتاری الکتریکی (Қ(r,E به میدان الکتریکی کل وابسته است.

::(1) ~~green:__P = ε₀Қ(r,E)E__~~::

در معادله اخیر ε₀ یک ثابت بنیادی فیزیک است، که گذردهی نامیده می‌شود. (ε₀ = 8.854×10^-12C₂/NM₂) و پذیرفتاری (Қ(r,G بدون بعد است.

رابطه کمیتها در معادله پذیرفتاری الکتریکی همان چیزی است که در طبیعت یافت می‌شود. به این معنی که ماده دی الکتریک هنگامی که تحت تأثیر میدان الکتریکی قرار می‌گیرد، به تنها راهی که می‌تواند پاسخ می‌دهد تا این سیستم میدان دما را به تعادل می‌رسند. این رخداد تقریبا آنی است و همین که تعادل برقرار شده ، قطبیده و میدان الکتریکی دقیقا مبتنی بر پذیرفتاری را برای حفظ تعادل دارا خواهند بود.

!پذیرفتاری الکتریکی وابسته به چیست؟

پذیرفتار الکتریکی به ساختار دقیق میکروسکوپیکی و دینامیکی محیط بستگی دارد. برای محاسبه پذیرفتاری ماده بطور نظری باید مدل مناسبی در نظر بگیریم. پیش بینیهای نظری مبتنی بر مدل خاص را می‌توان با اندازه گیریهای تجربی پذیرفتاری الکتریکی آزمود. به این ترتیب پذیرفتاری الکترکی میان کمبتهایی با استفاده از تجهیزات ماکروسکوپیکی قابل اندازه گیری می‌باشند. و چیزهایی نظیر دینامیک الکترونها و اتمهای تشکیل دهنده مواد دی الکترکی ارتباط مهمی برقرار می‌کند.

!مکانیزم ماده پذیرفتاری الکتریکی

رابطه میان ((قطبش الکتریکی|قطبیدگی)) و میدان الکتریکی در محیط می‌تواند پیچیده باشد. مثلا ، پذیرفتاری الکتریکی می‌تواند به نحو پیچیده‌ای به میدان الکتریکی بستگی داشته باشد. در صورتی که پذیرفتاری به شکلی وابسته به میدان باشد، آنگاه قطبیدگی تابعی غیر خطی از میدان الکتریکی خواهد بود. این همان حالت مربوط به دی الکتریکهای غیر خطی است. پیچیدگی دیگر هنگامی ظاهر می‌شود که پذیرفتاری به موقعیت مکانی درونی محیط بستگی داشته باشد.

در این حالت ماده را محیط ناهمگن می‌نامند. پیچیدگی بیشتر وقتی بروز می‌کند که محیط به صورت بلور باشد، زیرا مؤلفه بردار قطبیدگی نه تنها به مؤلفه موازی میدان الکتریکی بلکه به مؤلفه‌های دیگر میدان هم ممکن است بستگی پیدا کنند.

در این حالت معادله برداری پذیرفتاری مغناطیسی با مجموعه‌ای متشکل از سه معادله ، هر معادله برای یکی از مؤلفه‌های بردار قطبیدگی جانشین می‌شود.

::(2) ~~green:__(P_x = ε₀(Қ_xxE_x + Қ_xyE_y + Қ_xzE_z__~~::

::(3) ~~green:__(P_y = ε₀ (Қ_yxE_x + Қ_yyE_y + Қ_yzE_z__~~::

::(4) ~~green:__(P_z = ε₀ (Қ_zxE_x + Қ_zyE_y + Қ_zzE_z__~~::

در معادله (2) تا (4) نه کمیت Xzz , ... , Xxy , Xxx به میدان الکتریکی و مکانی در محیط بستگی دارند. رفتار همه این کمیتها باهم به صورت یک رابطه ریاضی به نام تانسور مرتبه دو یا تانسور پذیرفتاری الکتریکی است، نیاز به تانسور برای توصیف ماده از آنجا است که ماده بسته به سمتگیریهای مختلف میدان الکتریکی واکنشهای متفاوتی از خود نشان می‌دهد. موادی که چنین خاصیتی دارند، __دی الکتریکهای ناهمسانگرد__ نامیده می‌شوند.

!کاربرد مواد پذیرفتاری الکترونیکی

دسته خاص از مواد که معمولا در مهندسی و آموزشی بکار برده می‌شوند پیچیدگیهای توصیف شده در بالا را ندارند و یا تا وقتی که میدان الکتریکی در محیط خیلی قوی نباشد، می‌توان پیچیدگیها را در آنها نادیده گرفت. این گونه مواد خطی همسانگرد همگن پذیرفتاری الکتریکی ثابتی دارند. رابطه میان قطبیدگی و میدان الکتریکی در این نوع ماده را می‌توان به شکل زیر نوشت:

::~~green:__P = ε₀Қ_eE__~~::

در این معادله X_e پذیرفتاری الکتریکی ثابت ماده است. این نوع مواد را در ساختن ((عدسی|عدسیها)) ، ((تار نوری|تارهای نوری)) ، ((منشور|منشورها)) و ((خازن|لایه‌های میان صفحات خازن)) برای افزایش میزان بار الکتریکی ذخیره شده بکار می‌برند. در حالتی که معادله خطی ، همسانگرد و همگن باشند، محاسبه میدان الکتریکی و قطبیدگی در محیط بسیار ساده است.

!نتایج پذیرفتاری الکتریکی

معادله‌های (1) و (2) تا (4) در حالت متغیر بودن میدانهای الکتریکی نسبت به زمان مثلا برای ((امواج الکترومغناطیسی|موج الکترومغناطیسی)) که در آن قطبیدگی محیط نسبت به زمان تغییر می‌کند نیز صادق می‌باشند. در محاسبه‌ مربوط به انواع الکترومغناطیسی قطبش میدان الکتریکی و پذیرفتاری الکتریکی به صورت عددهای مختلط در نظر گرفته می‌شود. بخش موهومی پذیرفتاری با جذب تابش توسط دی الکتریک ارتباط دارد. هنگامی که برای محیط دی الکتریک از مدل ((مکانیک کوانتومی)) استفاده می‌شود. عمل جذب می‌تواند بجای اتلاف منجر به کسب انرژی می‌شود. اگر در عمل با چنین شرایطی روبرو شویم، نتیجه آن پدیده‌ای به نام ((لیزر)) است.

!مباحث مرتبط با عنوان

*((الکتریسیته))

*((الکترومغناطیس))

*((فیزیک الکترونیک))

*((قطبش الکتریکی))

*((گشتاور دو قطبی الکتریکی))

*((مواد عایق))

*((میدان الکتریکی))