誘電分極シミュレーション

誘電分極とは？

誘電分極とは、電場を印加したときに誘電体内の電荷が再配置される現象です。分子レベルでは、各分子の正電荷と負電荷が電場の方向に沿って移動し、双極子モーメントを形成します。

このシミュレーションでは、電場の強さを変えることで分子がどのように反応するかを観察できます。また、分極率（分子がどれだけ容易に分極するか）や温度（熱運動によるランダム性）を調整することもできます。

重要なパラメータ

• 電場強度 - 外部から印加される電場の強さ
• 分極率 - 分子がどれだけ容易に分極するかを示す指標
• 温度 - 分子の熱運動の大きさに関連し、高温では配向が乱れる

電場をON/OFFすることで、誘電分極の応答性も観察できます。

誘電体材料と誘電率

誘電体材料は電場によって分極し、電気変位を生じます。誘電率はその材料がどれだけ分極しやすいかを示す定数です。

材料レベルでの分極メカニズムには以下のものがあります：

• 電子分極 - 電子雲の変形による分極
• イオン分極 - 正負イオンの相対的な変位による分極
• 配向分極 - 永久双極子モーメントを持つ分子の配向による分極

周波数を変えると、各分極メカニズムの応答性の違いを観察できます。低周波では全てのメカニズムが応答しますが、高周波では遅いメカニズム（特に配向分極）が追従できなくなります。