DIÉLECTRIQUES

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Champ local et relation de Clausius-Mossotti

Jusqu'ici, on a considéré la polarisation sous son aspect macroscopique, et on a vu que, dans un diélectrique isotrope et linéaire (c'est-à-dire de classe A), P s'exprime en fonction du champ E par la relation P = ε0χE, χ étant la susceptibilité électrique scalaire.

À l'échelle moléculaire, cette polarisation résulte d'un déplacement relatif des charges négatives (électrons et anions) par rapport aux charges positives (noyaux et cations) et c'est ce déplacement relatif qui se manifeste par la charge électrique superficielle mentionnée plus haut.

Cas des diélectriques dilués

Par définition, la polarisabilité α d'une molécule est le moment dipolaire qu'elle acquiert dans un champ électrique unité. Dans un champ E′, le moment dipolaire de la molécule polarisée est αE′. Si N est la concentration des molécules, et si l'on suppose que ces molécules sont assez dispersées pour que la présence des dipôles induits ne modifie pas sensiblement la valeur du champ, E′ = E et on peut relier la grandeur macroscopique χ à la grandeur microscopique α, en exprimant de deux façons différentes la polarisation P :

Cas des diélectriques condensés

Si, maintenant, on considère un milieu dans lequel les particules polaires ou polarisables sont beaucoup plus concentrées (gaz comprimés, liquides ou solides), la relation (20) n'est plus valable, car chaque molécule « voit » un champ différent de E. En effet, en plus de E, chaque molécule « voit » le champ dépolarisant dû aux distributions superficielles, ainsi que les champs de tous les dipôles voisins.

Le calcul du champ électrique « vu » par un atome polarisable en un point A d'un diélectrique condensé est un des problèmes centraux de la théorie des diélectriques.

Pour trouver le champ local en un point A d'une plaque diélectrique perpendiculaire au champ extérieur, on commence par calculer le champ interne macroscopique en soustrayant le champ dépolarisant du champ extérieur : E = E0 − Edép.

Le champ créé en A par un dipôle centré en ce point s'oppose à E. Par suite, [...]


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Écrit par :

  • : Maître de recherche au C.N.R.S., professeur à l'Ecole supérieure d'électri-cité.

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Pour citer l’article

Roland COELHO, « DIÉLECTRIQUES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 13 août 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/dielectriques/