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誘電体分極とは?

ゆうでんたいぶんきょく

誘電体分極とは、絶縁体(誘電体)に電場をかけたとき、内部の正負の電荷が微小にずれて電気的な偏りが生じる現象です。

誘電体分極(ゆうでんたいぶんきょく)とは、外部電場を印加した際に絶縁体(誘電体)の内部で電荷の微小な変位が生じ、物質全体として電気双極子モーメントを持つようになる現象です。「電気分極」とも呼ばれます。

分極のメカニズムは主に次の3種類に分類されます。

  • 電子分極:電場によって原子核のまわりの電子雲が変位する。応答が最も速く、光学的な現象と関係する。
  • イオン分極:イオン結晶中の陽イオンと陰イオンが互いに逆方向にずれる。赤外域での応答。
  • 配向分極(双極子分極):もともと電気双極子を持つ極性分子が電場に沿って整列する。温度依存性が高い。

誘電体分極の大きさは「分極ベクトル P」で表され、誘電率εが高い材料ほど分極しやすいことを意味します。この性質はコンデンサ(キャパシタ)の絶縁層に誘電体を用いることで電気容量を増大させるのに活用されています。また、強誘電体では外部電場がなくても自発分極が保たれ、不揮発性メモリ(FeRAM)などへの応用があります。現代の電子部品・通信機器・センサー技術において誘電体分極は基礎的な物理現象として広く利用されています。

使い方・例文

スマートフォンやパソコンの基板に実装された積層セラミックコンデンサには誘電体(チタン酸バリウムなど)が使われており、誘電体分極によって大きな電気容量を小型で実現しています。

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