Диэлектрики в электростатическом поле

Молекулы некоторых диэлектриков имеют симметричное строение, т.е. у них центры "тяжести" положительных и отрицательных зарядов в отсутствие внешнего электрического поля совпадают. Вследствие этого дипольный момент данных молекул равен нулюи они называются неполярными. К таким молекулам относятся: Диэлектрики в электростатическом поле - student2.ru и т.д.

Молекулы диэлектриков, имеющие асимметричное строение (центры "тяжести" положительных и отрицательных зарядов не совпадают) в отсутствие внешнего электрического поля обладают дипольным моментом и называютсяполярными. Это: Н2О, СО, SО2 и т.д. В отсутствие внешнего электрического поля дипольные моменты этих молекул из-за теплового движения ориентированы хаотично и их суммарный результирующий момент в веществе равен нулю.

К третьей группе диэлектриков (NaCl, KCl и т.д.) относятся молекулы, имеющие ионное строение с пространственной кристаллической решеткой. В электрическом поле происходит деформация кристаллической решетки и возникает дипольный момент каждой молекулы.

Внесение любого диэлектрика во внешнее электрическое поле приводит к возникновению отличного от нуля результирующего электрического момента диэлектрика и диэлектрик поляризуется.

Поляризациейназывается процесс ориентации диполей или появления диполей под воздействием электрического поля. Соответственно трем группам диэлектриков различают три вида поляризации: электронная, ориентационная и ионная.

Дипольный момент диэлектрика: Диэлектрики в электростатическом поле - student2.ru где Диэлектрики в электростатическом поле - student2.ru - дипольный момент одной молекулы.

Для количественного описания поляризации диэлектрика пользуются векторной величиной, называемой поляризованность диэлектрика. Поляризованность Диэлектрики в электростатическом поле - student2.ru -это дипольный момент единицы объема диэлектрика.

Диэлектрики в электростатическом поле - student2.ru ,гдеДиэлектрики в электростатическом поле - student2.ru- объем диэлектрика

Диэлектрики в электростатическом поле - student2.ru .

Для большинства диэлектриков поляризованность:

Диэлектрики в электростатическом поле - student2.ru ,где Диэлектрики в электростатическом поле - student2.ru - диэлектрическая восприимчивость. Для любых диэлектриков Диэлектрики в электростатическом поле - student2.ru > 0.

Рассмотрим процессы, происходящие в диэлектрике, внесенном в электрическое поле (рисунок 13).

 
  Диэлектрики в электростатическом поле - student2.ru

В результате поляризации диэлектрика двумя параллельными бесконечными пластинами на правой его грани, обращенной к отрицательной плоскости, образуется избыток положительных зарядов с поверхностной плотностью Диэлектрики в электростатическом поле - student2.ru . На левой его грани образуется избыток отрицательныхзарядов с поверхностной плотностью - Диэлектрики в электростатическом поле - student2.ru . Эти некомпенсированные заряды на поверхности диэлектрика называются связанными.

В диэлектрике на электростатическое поле свободных зарядов Диэлектрики в электростатическом поле - student2.ru накладывается дополнительное поле связанных зарядов Диэлектрики в электростатическом поле - student2.ru , направленное встречно, что уменьшаетвеличину внешнего поля в диэлектрике.

Результирующая напряженность электрического поля в диэлектрике: Диэлектрики в электростатическом поле - student2.ru Диэлектрики в электростатическом поле - student2.ru , где

Диэлектрики в электростатическом поле - student2.ru – относительная диэлектрическая проницаемость среды.

Полученные формулы объясняют физический смысл относительной диэлектрической проницаемости Диэлектрики в электростатическом поле - student2.ru . Сила взаимодействия точечных зарядов в диэлектрике уменьшается по сравнению с вакуумом в Диэлектрики в электростатическом поле - student2.ru раз потому, что данный диэлектрик уменьшает напряженность внешнего электрического поля в Диэлектрики в электростатическом поле - student2.ru раз.

Наши рекомендации