Диэлектрики. Поляризация

Диэлектрики или изоляторы - это вещества в кото­рых отсутствуют свободные носители зарядов. Ес­ли диэлектрик внести в эл. поле, то и поле и сам диэлектрик существенно изменят свои свойства. Так как диэлектрик состоит из атомов в состав ко­торых входят положительные и отрицательные за­ряды. Для расстояний, больших, чем размеры ато­ма, суммарные действия электронов эквивалентно действию их суммарного заряда, помещенного в какую-то точку внутри атома. Эта точка называется центром тяже­сти отрицательных зарядов. Аналогично происхо­дит с положительными зарядами. Т.е. можно счи­тать, что внутри атома находятся две точки сосредоточенными положительным и отрицатель­ным зарядами. Эти точки могут либо совпадать, либо не совпадать. Молекулы у которых они сов­падают - неполярные (собственный электрический момент Р=0), у которых не совпадают - полярные (Р¹0). Собственным электрическим или дипольным моментом системы состоящей из двух одина­ковых по величине и разноименных зарядов называется векторная величина, численно равная произведению величины заряда на плечо диполя (расстояние между зарядами) P=ql. P направлен от минуса к плюсу. В отсутствии внешнего эл.поля дипольные моменты молекул либо равны 0, для неполярных, либо ориентированы в про­странстве хаотическим образом. В итоге суммар­ный эл. момент диэлектрика равен 0. Поляризацией диэлектрика называется процесс ориентации

диполей или появление под воздействием эл. поля ориентированных по полю диполей.

Виды поляризации диэлектрика.

Поляризованность.

Поляризация бывает: 1) Электронная или деформационная поляризация диэлектрика с неполярными молекулами, заклю­чается в возникновении у атомов индуцированно­го дипольного момента за счет деформации элек­тронных орбит; 2) Ориентационная или дипольная поляризация диэлектрика с полярными молекула­ми, заключается в ориентации имеющихся дипольных моментов молекул по полю; 3) Ионная поляризация диэлектрика с ионными кристаллическими решетками, заключающаяся в смещении подрешетки положительных ионов вдоль поля, а отрицательных - против поля, приводящем к воз­никновению дипольных моментов. Под действием эл. поля диэлектрик поляризуется, т.е. его суммарный эл. момент становится отлич­ным от 0. Для характеристики поляризации ди­электрика пользуются векторной величиной - поляризованностью, которая определяется как дипольный момент единичного объема P=SP_i/_DV. Для диэлектриков любого типа вектор поляриза­ции пропорционален напряженности эл. поля Р=ce₀E, где c-диэлектрическая восприимчивость вещества (величина безразмерная).

Проводники в электрическом поле.

Проводник – вещество, способное проводить эл. ток, т.е. вещество в котором существуют свободные но­сители зарядов. Свободные заряды могут перемещаться внутри про­водника под действием сколь угод­но малой силы. Равновесие заряда в проводнике возможно только при выполнении следующих условий: 1) на заряд не действуют силы, т.е. эл. поле внутри проводника отсутст­вует (Е=0), 2) Сила, действующая на поверхность проводника, равна 0 (Е_t=0), (Е=Е_n). Силовая линия должна быть перпендикулярна по­верхности проводника. Поверхность проводника - это эквипотенциаль­ная поверхность. При помещении проводника в эл. поле свободные за­ряды оказываются под действием эл. сил, которые заставляют дви­гаться положительные заряды вдоль поля, отрицательные - против поля. На правой границе накапливается (+) заряды, на левой (-) заряды, т.е. происходит перераспределение за­рядов. Эти заряды наз. индуциро­ванными. Индуцированные заряды создают поле, направленное против внешнего поля. Это поле препятст­вует перемещению эл. зарядов. При сообщении проводнику какого либо заряда, он распределяется по по­верхности проводника так, чтобы напряженность эл. поля внутри про­водника была =0. Увеличение заря­да приводит к возрастанию напря­женности эл. поля, следовательно, в такое же число раз возрастает по­тенциал проводника.