Диэлектрики. Поляризация диэлектриков. Электрическое смещение. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике

Диэлектрики – вещества, не проводящие электрический ток.

Электрический диполь – система двух равных по модулю разноименных точечных зарядов +Q и –Q, расстояние между которыми значительно меньше расстояний до рассматриваемых точек поля.

– плечо поля;

– электрический момент поля.

Молекула электрически нейтральна.

неполярные молекулы – молекулы, у которых дипольный момент равен нулю, полярные – не равен нулю.

Дипольный момент диэлектрика как из неполярных, так и из полярных молекул равен нулю.

В диэлектрике с полярными и неполярными молекулами при внесении диэлектрика в электрическое поле возникает результирующий дипольный момент, что называют поляризацией диэлектрика.

Поляризованность диэлектрика:

Под действием внешнего электростатического поля «+» заряды диполей будут смещаться по направлению линий напряженности электрического поля (правая грань диэлектрика), а «-» заряды – в противоположном направлении (левая грань). Эти заряды связанные.

Обозначим напряженность электрического поля связанных зарядов.

Напряженность результирующего поля:

Результирующий дипольный момент диэлектрика:

С другой стороны:

Отсюда:

Тогда

или

Т.к. , то

Электрическое смещение

Т.к. , то

Найдём поток вектора через произвольную замкнутую поверхность:

Поток вектора через произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности свободных электрических зарядов – теорема Гаусса для потока вектора .

Электростатическое поле в проводниках. Электростатическая индукция.

В помещённом в электростатическое поле проводнике свободные электрические заряды перемещаются: «+» - по направлению поля, «-» - в противоположном направлении. В результате на одном конце проводника возникнет избыточный «+» заряд, а на другом конце – «-». Эти заряды называются индуцированными, а явление перераспределения – электростатическая индукция.

Перераспределение зарядов будет происходить до тех пор, пока напряженность электростатического поля не станет равной нулю. Нейтральный проводник, который внесён в электростатическое поле, разрывает часть линий напряженности.

Внутри проводника, находящегося в электростатическом поле, напряженность поля равна нулю. Этот эффект используется для защиты оборудования от воздействия внешних электростатических полей. Для достижения такой защиты, защищаемый объект экранируют металлической сеткой.