Полярные и неполярные молекулы

Если диэлектрик внести в электрическое поле, то и поле, и диэлектрик претерпевают изменения. В составе атомов и молекул имеются положительные и отрицательные заряды (ядра, электроны). Электроны движутся в пределах атома или молекулы с огромной скоростью, их положения меняются, и действие каждого электрона на заряды будет таким, как если бы он находился в покое в некоторой точке, которая является усредненным положением электронов во времени.

Если расстояния превышают размеры молекулы, то действие всех электронов молекулы эквивалентно действию суммарного заряда, помещенного в некоторую точку внутри молекулы. Эта точка называется центром тяжести отрицательных зарядов, Действие же ядер эквивалентно действию их суммарного заряда, по­мещенного в центр тяжести положительных зарядов. Ясно, что центр положительных зарядов определяется радиус-вектором:

полярные и неполярные молекулы - student2.ru ,

где полярные и неполярные молекулы - student2.ru - радиус-вектор точки, в которой появляется полярные и неполярные молекулы - student2.ru -ый положительный заряд полярные и неполярные молекулы - student2.ru полярные и неполярные молекулы - student2.ru - суммарный положительный заряд молекулы.

Радиус-вектор центра тяжести отрицательных зарядов равен:

полярные и неполярные молекулы - student2.ru .

Ясно, что суммарный положительный заряд молекулы равен суммарному отрицательному заряду, взятому с обратным знаком.

В отсутствие внешнего электрического поля центры положительных и отрицательных зарядов могут совпадать (молекула неполярна), либо не совпадать (молекула полярна, эквивалентна электрическому диполю). Полярная молекула обладает собственным электрическим моментом.

полярные и неполярные молекулы - student2.ru .

Если для положительных и отрицательных зарядов применить единую нумерацию, то

полярные и неполярные молекулы - student2.ru . (1.2.1)

Если система зарядов в целом нейтральна, то выражение (1.2.1) не зависит от выбора точки, относительно которой берутся радиус-векторы полярные и неполярные молекулы - student2.ru . Неполярные молекулы собственным электрическим моментом не обладают. Под действием внешнего электрического поля заряды в неполярной молекуле смещаются друг относительно друга: положительные по направлению поля, отрицательные - против поля. В результате молекула приобретает электрический момент, пропорциональный напряженности поля:

полярные и неполярные молекулы - student2.ru

где полярные и неполярные молекулы - student2.ru - поляризуемость молекулы.

Явление, заключающееся в возникновении в каждом объеме диэлектрика макроскопического электрического дипольного момента, называется поляризацией.

Процесс поляризации неполярной молекулы можно объяснить, если представить, что положи­тельные и отрицательные заряды молекулы связаны друг другом силами, пропорциональными их смещению, то есть неполярная: молекула ведет себя как упругий диполь.

Действие внешнего поля на полярную молекулу сводится к стремлению повернуть молекулу так, чтобы ее электрический момент установился по направлению поля. На величину же электрического момента внешнее поле практически не влияет, то есть молекула ведет себя как жесткий диполь.

Наши рекомендации