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转向极化

转向极化

在外电场作用下，电介质极性分子的固有电偶极矩沿电场方向转向而产生宏观的感应电偶极矩，这种极化称为转向极化。

定义
具有固有电偶极矩的分子原来的取向是混乱的，宏观上电偶极矩总和等于零，在外电场作用下，各个电偶极子趋向于一致的排列，从而宏观电偶极矩不等于零，称为转向极化。
电介质极化
电介质极化是指外电场作用下，电介质显示电性的现象。理想的绝缘介质内部没有自由电荷，实际的电介质内部总是存在少量自由电荷，它们是造成电介质漏电的原因。 一般情形下，未经电场作用的电介质内部的正负束缚电荷平均说来处处抵消，宏观上并不显示电性。在外电场的作用下，束缚电荷的局部移动导致宏观上显示出电性，在电介质的表面和内部不均匀的地方出现电荷，这种现象称为极化，出现的电荷称为极化电荷。这些极化电荷改变原来的电场。充满电介质的电容器比真空电容器的电容大就是由于电介质的极化作用。包括转向极化、电子位移极化和离子位移极化等。
水分子转向极化
对于去离子水，电场对水相变过程的影响体现在电场作用下产生的水分子偶极转向极化。电场作用下水分子的偶极矩产生趋向电场方向的转向，定向在电场方向上的水分子具有最稳定的状态，并且沿电场方向水分子按能量分布函数出现最大值。在水相变过程的初始阶段，电场作用导致水分子聚集形成大的水分子簇的几率增加，容易诱发冰核形成。在冰晶生长阶段，除了沿电场方向分布的水分子容易加入冰晶的晶格结构，其它方向分布的水分子需要克服比正常状态下更大的位能束缚才能克服液一固界面阻力，完成液一固相转变，因此电场对冰晶生长起到了抑制作用。在冰核形成过程中静电场比交变电场影响显著，在冰晶生长过程中交变电场比静电场影响显著。
对于含有大量离子的生物溶液，静电场对溶液的相变过程不产生影响，交变电场影响显著。交变电场作用下产生的离子迁移运动干扰了溶液中原有的分子排列结构，离子运动时和周围水分子之间产生的摩擦力增加了水分子的动能；离子运动破坏了原有的电荷平衡，造成电荷密度的变化，产生了局部电场的变化；由于离子的水化现象，离子运动将带动水化水分子运动;这些现象是影响溶液相变过程的主要原因。离子迁移运动对溶液相变过程的影响同电场频率有关，当电场频率使离子迁移运动产生松弛效应时，对溶液相变过程影响最显著。
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