Глава II. ДИЭЛЕКТРИКИ
§ 14. ПОЛЯРИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИКА
Если проводимость вещества равна нулю (отсутствуют свободные заряды), то электрическое поле внутри такого вещества не компенсируется, как в проводнике, но, тем не менее, при воздействии внешнего поля как-то изменяется. Это изменение по-прежнему связано со смещением зарядов среды, но теперь оно очень мало и определяется деформацией атомов (электронных орбит) под действием электрического поля. В результате такой деформации у атома появляется дипольный момент, который грубо можно
Таблица 1. Диполъные моменты некоторых молекул
оценить как
где а 
см — размер атома или молекулы, 
В/см — атомное поле.
Эти наведенные моменты создают дополнительное поле, ослабляющее (но не компенсирующее) внешнее поле. Появление дипольных моментов называется поляризацией среды. Отсюда и название такой среды — диэлектрик.
Возможен и другой механизм поляризации диэлектрика, молекулы которого обладают собственным дипольным моментом (в отсутствие поля). Это имеет место для несимметричных молекул, например молекул воды, которые имеют вид «уголков» (рис. II.1): 
(см. табл. 1). В отсутствие внешнего поля собственные моменты ориентированы случайно, так что средний (макроскопический) дипольный момент единицы объема
равен нулю. Здесь 
— плотность молекул. Величину Р называют также вектором поляризации. Если мы интересуемся макроскопическими процессами, то нам нужно знать только среднее макроскопическое поле в среде, которое зависит от Р. В частности, в отсутствие внешнего поля 
и дополнительное поле молекулярных зарядов также равно нулю.
Внешнее поле ориентирует моменты 
тепловое движение дезориентирует их. Средний момент направлен по вектору Е, и его значение получается усреднением по распределению Больцмана 
где 
— энергия диполя во внешнем поле (см. § 5), Т — температура среды в энергетических единицах. Разлагая экспоненту и усредняя по телесному углу, получим
Отсюда вектор поляризации
Если 
где 
эВ — энергия валентного электрона в атоме, 
соответствует нормальной температуре, то в сумме (14.3) можно пренебречь всеми
Рис. II.1. Структура молекулы воды.
Рис. II.2. (см. скан) Поляризация диэлектрической пластины.
слагаемыми, кроме первого, так что поляризация линейно зависит от поля.
Поляризация диэлектрика с собственными моментами молекул называется ориентационной, в случае же 
говорят об упругой поляризации.
