Электрическое поле в диэлектрике

+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+

Поместим между обкладками плоского конденсатора диэлектрик из неполярных молекул.

При замыкании ключа пластины заряжаются и диэлектрик, находящийся между ними, поляризуется. Поле, создаваемое поляризационными зарядами в диэлектрике, можно определить как поле, создаваемое в объеме поляризованного диэлектрика, и поля нескомпенсированных зарядов на поверхности диэлектрика, примыкающего к пластинам.

Несмотря на поляризацию, результирующее макроскопическое поле, создаваемое объемным зарядом, равно нулю.

Поле, создаваемое нескомпенсированными зарядами на поверхности, можно представить как поле двух параллельно заряженных плоскостей: где σ‘ – поверхностная плотность нескомпенсированного заряда. Эти заряды можно рассматривать как гигантский диполь, откуда следует, что σ’=P.

Е

Силовые линии напряженности электрического поля терпят разрыв на границе диэлектрика, что неудобно при расчетах электрических полей в среде, содержащей диэлектрик

Для ликвидации этого неудобства вводится вспомогательный вектор электрическое поле в диэлектрике - student2.ru – вектор электростатической индукции или электрического смещения

электрическое поле в диэлектрике - student2.ru0 электрическое поле в диэлектрике - student2.ru + электрическое поле в диэлектрике - student2.ru

электрическое поле в диэлектрике - student2.ru электрическое поле в диэлектрике - student2.ru электрическое поле в диэлектрике - student2.ru электрическое поле в диэлектрике - student2.ru Трансформация основных соотношений электростатики.Из факта уменьшения напряженности поля в диэлектрике по сравнению с ее значением в вакууме на величину ε следует, что во всех основных соотношениях электростатики, к величине ε0 необходимо добавить ε :

→ → и т. д.

Теорема Гаусса при наличии диэлектрика.Трудности при вычислении потока вектора электрическое поле в диэлектрике - student2.ru через замкнутую поверхность состоят в том, что необходимо суммировать не только свободные, но и связанные заряды, возникающие на границе диэлектрика. Поэтому имеет смысл перейти от вектора Е к вектору D, поскольку его величина не зависит от поляризации диэлектрика (связанных зарядов)

электрическое поле в диэлектрике - student2.ru

Поток вектора электростатической индукции через замкнутую поверхность равен алгебраической сумме свободных зарядов, заключенных внутри поверхности интегрирования

P.S. Появление вспомогательного вектора D, предназначенного для описания электрического поля в среде, обусловлено пропорциональностью между векторами Р и Е, что выполняется далеко не всегда.

Примеры: анизотропные диэлектрики, сегнетоэлектрики, электреты, переменное электрическое поле. Отсюда следует, что диэлектрическая проницаемость – это тензорная величина, имеющая реальную и мнимую составляющие и зависящая от частоты переменного электрического поля.

Наши рекомендации