5. Champ dépolarisant et facteur de dépolarisation
Soumettons un matériau diélectrique initialement neutre à un champ extérieur. Ce champ induit des dipôles dans le matériau. Ces dipôles induits produisent eux-mêmes des champs dont la résultante tend à s'opposer au champ extérieur.
Le champ dépolarisant est le champ Edép de réaction créé par les dipôles induits ; c'est la différence entre le champ initial extérieur et le champ interne dans le matériau après établissement de la polarisation.
Le facteur dépolarisant est par définition le rapport γ = ε0Edép/P. Dans la plupart des cas (diélectriques linéaires), c'est un facteur numérique ne dépendant que de la forme de l'échantillon et de la direction du champ appliqué. Sa connaissance permet de calculer le moment dipolaire pris par un petit échantillon diélectrique dans un champ.
Examinons quelques exemples.
Considérons tout d'abord le problème à une dimension de la plaque mince d'un matériau non chargé de permittivité relative κ, perpendiculaire au champ extérieur (la plaque est supposée dans le vide). La polarisation et le champ à l'intérieur sont uniformes, et il n'y a pas de charge à l'intérieur. L'effet des dipôles se réduit à la présence de deux couches de charges superficielles (liées) de signes opposés, dont l'épaisseur est comparable aux dimensions atomiques, qui créent le champ dépolarisant.
Comme il n'y a pas de charge superficielle libre, D doit être continu à l'interface, ce qui entraîne :
Le champ dépolarisant, qu'on doit retirer à E0 pour trouver Ei, est par conséquent :
Le second exemple est celui de la sphère diélectrique de rayon R et de permittivité relative κ′ dans un champ extérieur (la sphère est supposée dans le vide).
En tout point de l'espa […]
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