Физический смысл диэлектрической проницаемости вещества. Условия на границе раздела диэлектриков с различной диэлектрической проницаемостью

ε — безразмерная физическая величина, характеризующая свойства изолирующей (диэлектрической) среды. Связана с эффектом поляризации диэлектриков под действием электрического поля (и с характеризующей этот эффект величиной диэлектрической восприимчивости среды). Величина ε показывает, во сколько раз сила взаимодействия двух электрических зарядов в среде меньше, чем в вакууме. Относительная диэлектрическая проницаемость воздуха и большинства других газов в нормальных условиях близка к единице (в силу их низкой плотности). Для большинства твёрдых или жидких диэлектриков относительная диэлектрическая проницаемость лежит в диапазоне от 2 до 8 (для статического поля). Диэлектрическая постоянная воды в статическом поле достаточно высока — около 80. Велики её значения для веществ с молекулами, обладающими большим электрическим диполем. Относительная диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков составляет десятки и сотни тысяч.

увеличивает электроёмкость за счёт физических свойств вещества-изолятора

Нормальная составляющая вектора напряженности Е на границе двух диэлектриков скачкообразно изменяется обратно пропорционально относительным проницаемостям этих сред: Е1/Е2=е1/е2

Нормальная составляющая вектора электрического смещения D не изменяется при переходе границы. 

 

Тангенциальная составляющая вектора Е не изменяется при переходе границы.

Тангенциальная составляющая вектора D на границе двух диэлектриков скачкообразно изменяется прямо пропорционально относительным проницаемостям этих сред.

Поле вектора D наглядно можно изобразить с помощью линий этого вектора. Линии вектора E начинаются и заканчиваются как на свободных, так и на связанных зарядах. Источниками и стоками поля вектора D являются только свободные заряды: только на них могут начинаться и заканчиваться линии этого вектора. Через области поля, где находятся связанные заряды, линии вектора D проходят не прерываясь.

линии поля вектора E

тк                     то

9 Пьезоэлектрики, сегнетозлектрики, пироэлектрики, электреты - свойства и применения.

Пьезоэлектрики - кристаллические вещества, в которых при сжатии или растяжении в определённых       направлениях возникает электрическая поляризация даже в отсутствии поля.

Если же кварцевую пластинку сжать в направлении, перпендикулярном первоначальному, то возникает поперечный пьезоэффект, т.е. полярность зарядов на гранях пластинки изменится на обратную, соответственно изменяется и направление вектора напряженности электрического поля.

Пьезоэффект обратим, т.е. если на гранях кварца создать разноименные заряды, то он либо сжимается, либо растягивался в зависимости от их полярности (обратный пьезоэффект).

Деформация диэлектрика зависит линейно от напряженности Е внешнего электрического поля.

Пироэлектрики

С пьезоэлектрическими свойствами веществ тесно связаны их пироэлектрические свойства. В кристалле при нагревании возникают внутренние напряжения, вызванные температурными градиентами. В результате на поверхности кристалла появляются электрические заряды.

Природа пироэлектричества была открыта в 1756 г. на кристаллах турмалина и объяснена русским академиком Эпинусом, который впервые объяснил и поляризацию

Пироэлектрики используются в технике в качестве индикаторов и приёмников излучений.

Сегнетоэлектрики – кристаллические, диэлектрики, обладающие в определённом интервале температур спонтанной (самопроизвольной) поляризацией, которая существенно изменяется под влиянием внешних воздействий. Впервые явление было обнаружено у сегнетовой соли и было названо сегнетоэлектричеством.

Сегнетоэлектрический эффект наблюдается только в определенном интервале температур. Сегнетова соль, например, сегнетоэлектрик при температурах от
–18° до +24°С, титанат бария — при температуре ниже 125°С. Эта температура называетс сегнтоэлектрической точкой Кюри (q_с). При t > q_с сегнетоэлектрик превращается в обычный диэлектрик.

Электреты – диэлектрики, длительно сохраняющие поляризованное состояние после снятия внешнего воздействия, вызвавшего поляризацию, и создающие электрическое поле в окружающем

Электреты применяют как источники постоянного электрического поля (электретные микрофоны и телефоны, вибродатчики, генераторы слабых сигналов, электрометры, электростатические вольтметры

 10 Энергия электрического поля, ее объемная плотность.

Энергия заряженного конденсатора

 локализована в его электрическом поле.

Для плоского конденсатора

Объёмная плотность энергии электрического поля равна

 

Объемная плотность энергии электричес- кого поля при наличии диэлектрика в e раз больше, чем при отсутствии диэлек- трика.

- соответствует объемной плотности энергии поля в вакууме.

 - связано с дополнительной объем- ной плотностью энергии, расходуемой на поляризацию диэлектрика Формула объемной плотности энергии поля                              справедлива не только для однородного поля, но и для любого не однородного поля, изменяющегося во времени. Тогда энергию неоднородного поля можно найти интегрированием по объему, занимаемым полем.

 

11) Постоянный электрический ток - его характеристики и условия существования. Уравнение непрерывности

Постоя́нный ток — электрический ток, который с течением времени не изменяется по величине и направлению

Хар-ка:

· Сила тока — это количество электричества Q, протекающее через поперечное сечение проводника в единицу времени.

· Плотность тока — это отношение силы тока I к площади поперечного сечения S проводника δ = I/S.

· Электродвижущая сила - величина, численно равная работе, совершаемой источником электрической энергии при переносе единицы положительного заряда по всей замкнутой цепи