Электрическое поле в диэлектриках. Объемные и поверхностные связанные заряды.

Электростатическое поле — поле, созданное неподвижными в пространстве и неизменными во времени электрическими зарядами (при отсутствии электрических токов).

Электрическое поле представляет собой особый вид материи, связанный с электрическими зарядами и передающий действия зарядов друг на друга. При ѵ<<c эп свободно движущегося заряда в каждый момент времени практически не отличается от эсп, создаваемого неподвижным зарядом, находящимся в той точке, где в данный момент находится движущийся заряд. Эсп перемещается вместе с зарядом, вследствие чего поле в каждой точке пространства изменяется со временем.

Если в пространстве имеется система заряженных тел, то в каждой точке этого пространства существует силовое электрическое поле. Оно определяется через силу, действующую на пробный заряд, помещённый в этом поле. Пробный заряд должен быть малым, чтобы не повлиять на характеристику электростатического поля.

В силу принципа суперпозиции потенциал всей совокупности зарядов равен сумме потенциалов, создаваемых в данной точке поля каждым из зарядов в отдельности: Электрическое поле в диэлектриках. Объемные и поверхностные связанные заряды. - student2.ru Электрическое поле в диэлектриках. Объемные и поверхностные связанные заряды. - student2.ru *

Величина Электрическое поле в диэлектриках. Объемные и поверхностные связанные заряды. - student2.ru называется электрическим дипольным моментом системы зарядов.

Как следует из полученного выражения, при не равном нулю суммарном заряде потенциал определяется в основном первым членом, стоящим в скобках в (*), потому что он ~1/r, тогда как второй член ~1/r2.

Однако во многих важных случаях суммарный заряд системы равен нулю, как это имеет место, например, для молекулы. Расположение же зарядов может быть таково, что дипольный момент системы отличен от нуля. Тогда потенциал определяется вторым членом.

Заметим, что и при равном нулю дипольном моменте потенциал системы, вообще говоря, не равен нулю, а определяется членами высших порядков в разложении по степеням ri/ro. Напомним, что речь все время идет о потенциале в точках, расположенных на большом удалении от системы.

Вектор эл.смещения

ВЕКТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СМЕЩЕНИЯ (Д), ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ (e), ЭНЕРГИЯ ПОЛЯ (W)

Электрическое поле в диэлектриках. Объемные и поверхностные связанные заряды. - student2.ru

Если электрическое поле имеет место в диэлектрике, то наблюдается поляризация вещества и появляются связанные электрические заряды.

Учитывают поляризацию с помощью вектора поляризации , который для анизотропных и однородных сред выражается через напряженность поля следующим образом: , где c – диэлектрическая восприимчивость вещества (диэлектрика). Вектор поляризации равен также поверхностной плотности связанных зарядов, возникающих в диэлектрике под воздействием внешнего электрического поля (Р = sсвяз ).

Кроме этого, при анализе электростатических полей используют вектор электрического смещения:

Электрическое поле в диэлектриках. Объемные и поверхностные связанные заряды. - student2.ru

Единицей электрического смещения является кулон на метр квадратный (Кл/м2).

Величина e = e0 + c является основной характеристикой диэлектрика и называется абсолютной диэлектрической проницаемостью. Отношение er = e/e0 называют относительной диэлектрической проницаемостью.

Наши рекомендации