![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Поляризованность. Напряженность поля в диэлектрике
Обычно в отсутствие внешнего электрического поля дипольные моменты молекул диэлектрика или равны нулю (неполярные молекулы), или ориентированы беспорядочным образом (полярные молекулы). В обоих случаях суммарный дипольный момент диэлектрика равен нулю. Под действием внешнего поля диэлектрик поляризуется, т.е. приобретает отличный от нуля дипольный момент
и характеризующей поляризацию в данной точке. Поэтому поляризованность В изотропных диэлектриках при не очень больших значениях Е поляризованность
где æ – не зависящая от напряженности Диэлектрическая восприимчивость æ - величина безразмерная, причем всегда æ > 0, и для большинства диэлектриков (твердых и жидких) составляет несколько единиц (хотя, например, для спирта æ» 25, для воды æ = 80). Для установления количественных закономерностей поля в диэлектрике внесем в однородное внешнее электростатическое поле с напряженностью
Е = Е0 - Е¢. (8.3)
Напряженность поля, созданного двумя бесконечными заряженными плоскостями согласно (6.5) Е¢ =s¢ /e0, поэтому
Е = Е0 -
Определим поверхностную плотность связанных зарядов s¢. Полный дипольный момент пластинки диэлектрика pv = PV = PSd, где S - площадь грани пластинки, d - ее толщина. С другой стороны, полный дипольный момент, согласно (5.2), равен произведению связанных зарядов каждой грани q¢ =s¢ S на расстояние d между ними, т.е. pv = s¢ Sd. Таким образом, PSd = s¢ Sd, откуда следует, что
s¢ = Р, (8.5)
т. е. поверхностная плотность связанных зарядов s¢ равна поляризованности Р. Подставив в (8.4) выражения (8.5) и (8.2), получим
Е = Е0 - æ Е,
откуда напряженность результирующего поля внутри однородного диэлектрика равна
Е = Е0/(1+æ) = Е0/e. (8.6)
Безразмерная величина
e = 1 + æ (8.7)
называется диэлектрической проницаемостью среды. Диэлектрическая проницаемость среды e показывает, во сколько раз поле ослабляется диэлектриком, характеризуя количественно свойство диэлектрика поляризоваться в электрическом поле. Соотношение (8.6) в векторной форме:
Так как напряженность электрического поля в диэлектрике уменьшается в e раз, то следует ожидать, что все рассмотренные ранее для вакуума физические величины (например, кулоновская сила, напряженность поля точечного заряда, потенциал точечного заряда, потенциальная энергия взаимодействия точечных зарядов) также уменьшатся в e раз. Соответственно соотношения для названных величин (2.1), (3.3), (4.9) и (4.7) в сплошном, однородном, изотропном диэлектрике с диэлектрической проницаемостью e примут вид:
F=k
|