Введение. 
Основные особенности тепловой (релаксационной) поляризации

В диэлектриках, содержащих слабосвязанные частицы, наблюдается поляризация, зависящая от температуры, и развивающаяся во времени значительно дольше, чем это происходит при упругой поляризации. Процесс поляризации имеет все характерные черты релаксационного процесса, в связи с чем поляризация носит название тепловой релаксационной [1,2].

Общая характеристика тепловой поляризации.

Важное отличие тепловой от упругой поляризации — сильная зависимость поляризуемости от Т.: электрический момент, индуцированный внешним полем, определяется не только величиной поля, но и интенсивностью теплового движения частиц.

В газах и жидкостях тепловая поляризация определяется, в основном, диполями. В твердых телах, кроме диполей, возможен вклад в поляризацию электронов и ионов. Слабосвязанные электроны и ионы, обычно, локализованы в окрестности дефектов кристаллической структуры. Тепловая поляризация устанавливается во времени по сравнению с упругой поляризацией медленно. При диэлектрик находится в положении термодинамического равновесия, при это равновесие нарушается и достигается новое равновесие с поляризацией, отличной от нуля. Быстрые виды поляризации протекают адиабатически — со скоростью много больше скорости изменения термодинамического состояния. Тепловая поляризация развивается за счет постепенного изменения электрического момента в объеме электрика путем асимметричного распределения элементарных зарядов и диполей в процессе установления нового термодинамического равновесия.

Релаксация — постепенный отклик термодинамической системы на внешнее воздействие: ослабляется хаотическое тепловое движение слабо связанных электронов, ионов, диполей, часть из них закрепляется электрическим полем в позициях, соответствующих поляризованному состоянию. Это ведет к понижению энтропии термодинамической системы.

После выключения поля за счет тепловых колебаний и перемещений частиц постепенно восстанавливается хаотическое распределение электронов или ионов в «ловушках», хаотическая ориентация диполей приводит к исчезновению поляризованного состояния. Микроскопический дипольный момент рассчитывается как средняя статистическая величина. Динамическое поведение системы таких диполей ведет к динамическому процессу установления макроскопической поляризованности Р. Тепловая поляризация уменьшается постепенно. Считается, что скорость уменьшения поляризованности после выключения поля пропорциональна само величине поляризованности Р. Это следует из известного в термодинамике признак: скорость приближения системы к равновесию пропорционально величине отклонения от равновесного состояния.

(1).

где коэффициент завит от свойств диэлектрика и от температуры. Решением уравнения (1) является.

. (2).

Смысл — время, в течение которого поляризованность уменьшается в е раз по сравнению с исходной величиной. получило название «время релаксации». Если к диэлектрику приложить синусоидальное поле, то изменение Р можно описать неоднородным дифференциальным уравнение 1- го порядка. Наиболее простым видом поляризации, зависящей от теплового движения частиц, является поляризация, обусловленная движением отдельных ионов внутри диэлектрика.