Диэлектрические проницаемость и восприимчивость полярных и неполярных диэлектриков

При поляризации диэлектрика во внешнем электрическом поле с напряженностью атомы и молекулы, помещенного в электрическое поле диэлектрика приобретают индуцированный дипольный момент р.

1. В неполярных диэлектриках величина этого момента равна сумме дипольных моментов всех поляризованных молекул

2. В полярных диэлектриках величина результирующего дипольного момента равна сумме проекций дипольных моментов отдельных молекул на направление, совпадающее с вектором напряженности внешнего магнитного поля

Для характеристики диэлектрика вводится величина, равная отношению результирующего дипольного момента к объему диэлектрика V, которая называется поляризованностью (вектор поляризации):

В неполярных диэлектриках

где n_о – объемная концентрация молекул в диэлектрике.
Поляризация диэлектрика приводит к тому, что в тонком поверхностном слое диэлектрика возникают некомпенсированные связанные заряды q_связ, называемые поверхностными поляризационными зарядами, величина которых может быть определена из значения индуцированного дипольного момента

где l – расстояние между заряженными поверхностями. При этом проекция вектора поляризации Р на внешнюю нормаль к поверхности диэлектрика представляет собой поверхностную плотность поляризационных зарядов σ _{р :}

Распределенные по поверхности связанные поляризационные заряды создают внутри диэлектрика поле с напряженностью Е', которое направлено против внешнего поля.

Напряженность поля связанных зарядов определяется поверхностной плотностью этих зарядов σ_р

Результирующее поле внутри диэлектрика будет определяться суперпозицией этих полей

Если применить теорему Остроградского-Гаусса к полю в диэлектрике, то под q_охв следует понимать алгебраическую сумму всех свободных и связанных зарядов, охватываемых гауссовой поверхностью

Величину связанных зарядов можно определить через вектор поляризации Р (при этом следует учесть, что поле связанных зарядов направлено против внешнего поля):

Таким образом

→

Величина называется электрическим смещением D (электрической индукцией) и, поскольку вектор поляризации линейно зависит от напряженности внешнего поля, определяется выражением

где – диэлектрическая проницаемость среды.