Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков. Поляризованность, напряженность поля в диэлектрике

Диэлектрики (изоляторы) – вещества, проводящие электрический ток в 10¹⁵-10²⁰ раз хуже, чем проводники (пластмасса, керамика).

Молекулы диэлектрика бывают двух видов:

· полярные, то есть такие, в которых центры положительных и отрицательных зарядов не совпадают; эти молекулы представляют собой готовые диполи;

· неполярные, то есть не диполи.

Полярные молекулы-диполи во внешнем электрическом поле ведут себя как любые диполи, то есть стремятся выстроится так, что бы их моменты были направлены вдоль поля. Полного выстраивания не происходит, этому мешает тепловое движение молекул (чем выше поле, тем сильнее выстраивание).

Неполярные молекулы под действием внешнего поля превращаются в диполи, то есть под действием поля положительные и отрицательные заряды в молекулах смещаются в разные стороны; дипольный момент таких молекул всегда направлен вдоль поля. Чем сильнее поле, тем больше дипольный момент; от температуры наведённый таким образом дипольный момент не зависит.

В обеих случаях происходит поляризация диэлектрика, причём в первом случае (полярные молекулы) поляризация называется ориентационной, во втором - электронной (так как под действием поля электроны в молекулах смещаются эффективнее, они легче). Очевидно, что в полярных молекулах, наряду с ориентационной, имеется и электронная поляризация.

Поляризация диэлектриков- это процесс смещения электрических зарядов в диэлектрике под действием приложенного электрического поля. Может осуществляться благодаря сдвигу ионов относительно друг друга, деформации электронных оболочек отдельных атомов, молекул, ионов либо ориентации электрических диполей, существовавших в диэлектрике и в отсутствие электрического поля.

Молекулы неполярных диэлектриков поляризуются под действием э.п.. Неполярная молекула деформируется и приобретает электрический момент – поляризуется.

Молекулы полярных диэлектриков в отсутствии электрического поля расположены хаотически, поэтому векторная сумма электрических моментов молекул ∑Р=0.

Поляризованность Р=∑Р/Vвекторная сумма электрических моментов молекул единицы объема диэлектрика. В отсутствии поляР=0

Проводники в электрическом поле. Электрическое поле внутри проводника и у его поверхности. Защита от электростатических полей.

Проводники – вещества, которые проводят электрический ток с наименьшим сопротивлением (большинство – металлы).

Проводники в электрическом поле.

Основная особенность – наличие свободных носителей зарядов.

Если поместить проводник во внешнее электрическое поле с напряженностью E=0, то на поверхности проводника возникают индуцированные заряды.

Заряды будут индуцироваться на поверхности проводника до тех пор, пока напряженность поля внутри проводника не станет равной нулю.

После установления равновесия, напряженность поля внутри проводника всегда равна нулю. Это свойство впервые установлено Майклом Фарадеем и используется в электростатической защите.

Проводники, внесенные в электрическое поле, вносят изменения, т.к. под действием внешнего поля на поверхности проводника возникают индуцированные заряды, часть линий напряженности внешнего поля будут возникать и исчезать на индуцированных зарядах, проводники искажают картину электрического поля.

Объемная плотность энергии электрического поля.

w=W/V=CU²/2V=ɛɛ₀SE²d²/2dSd=ɛɛ₀E²/2=DE/2=D²/2ɛɛ₀