Вектор смещения

Диэлектрики, поляризованность диэлектрика. Диэлектрики в электрическом поле.

Проводники в электрическом поле.

Нейтроны

Микродозиметрия

Atomic and molecular data for radiotherapy. Proc. IAEA-TECDOC-506, Vienna 1989.

Вводные замечания, M.Inocuti с 7. В радиационных исследованиях сущ общая и фунд проблема: какие физ и хим механизмы ведут к изменениям в веществе, обусловленным ион излучением? Это важно и для оценок риска облучения, и для его представления в порядке сохранности окр среды.

Рассм контраст между основами физики и тем, что автор назвал физикой данных (data physics).

Фунд физика имеет дело с узкими энерг ипределами и часто в отн ед. В приложениях имеем другие требования. Это: данные должны быть right, absolute and comprehensive.right, absolute and comprehensive (с широким выбором параметров).

Right - deliberately [ ] 1) сознательно, осознанно, обдуманно; взвешенно I deliberately compared one with the other. — Я тщательно сопоставил одно с другим. Syn: after careful consideration 2) медленно, с ленцой, не торопясь Syn: leisurely, slowly, absolute and comprehensive

Right – взвешенно выбирать между “precise точный“и даже “accurate скрупулёзный”.

Группа Scope of data needed, Wambersie A. ea. P 51-72.

См по нейтронной терапии

Взять рис. 1 – доза-эффект.

Геометрическая проблема – совмещение с мишенью.

Kaplan I.G. p 80 – силы осцилляторов воды рис.2.

Olko P. ea p 105

Kraft G. P-bio exp 117

Toburen LH p 160

Fig 1 - p-track simulated

Trajmar S. Spectrum K-L- 30 eV etc

Hayashi M – e cross-sec. Fig 1 p 195.

Terrisol M ea - e cross-sec. Fig… p 220

Pihet P. Menzel HG. P 91.

Взять рис. 4-13 – cross-sec of ions – RBE

Waibel E. 136-150

W-value

Additive rule

Range differences Ep 100 keV

Bauer P. ea p151 <100 keV

3. Электроёмкость, конденсатор.

Результирующие напряж. равна Е = E₀-E¹ = 0.

По свойству электропроводимости - способности проводить электрический ток, все вещества делятся на проводники (металлы, электролиты и ионизированные газы), диэлектрики (иначе изоляторы) и полупроводники.

-s	Проводник обладает свободными носителями за-
Ряда - так называемый электронный газ равномер-
но распределен по всему объёму. Под влиянием
внешнего электрического поля свободные электро-
ны перераспределяются. Под действием кулонов-
ских сил они перемещаются в направлении протии-
воположном. Ео внешнего поля. Это перемещение

очень быстро превращается. В проводнике наводится внутреннее электрическое поле. Оно усиливается по напряженности до тех пор, пока не компенсируется внешнее поле. Когда суммарное напряженность внутри объёма проводника станет равна нулю, перераспределение электронов прекратится, установится статическое равновесие.

При этом силовые линии электростатического поля вблизи поверхности проводника перпендикулярны этой поверхности. Сама поверхность является эквипотенциальной φ=const (иначе продолжалось бы перераспределение электронов).

Особенность металлических проводников: Избыточные электроны сообщенные проводнику и электроны перераспределенные под действием внешнего электрического поля могут располагаться только на поверхности проводника. Поэтому наличие внутри него полости никак не влияет на конфигурацию расположения зарядов и тем самым на электрическое поле Þ внутри полости поле будет отсутствовать.

Явление перераспределения поверхностных зарядов на проводнике во внешнем электрическом поле называется электростатической индукцией.

2. Диэлектрики вещества, которые не проводят электрический ток. В диэлектриках отсутствуют свободные электроны.

Диэлектрик называется однородным и изотропным, если все его свойства одинаковы в любой точке объёма и по всем направлениям.

Валентные электроны в атомах диэлектрика прочно связаны со своими ядрами и в обычных условиях не могут оторваться от них. В зависимости от строения молекул различают полярные и неполярные диэлектрики.

Полярными называются диэлектрики молекулы которых могут быть представлены в виде диполя: в отсутствии внешнего электрического поля центры масс положительных и отрицательных зарядов в молекуле не совпадают, т.е. дипольный момент молекулы не равен нулю. P = Q´l. Хотя каждый диполь и создаёт своё поле, но из-за хаотического расположения и движения этих диполей суммарное напряжение в отсутствии внешнего электрического поля равно нулю.

Молекулы неполярного диэлектрика настолько симметричны, что центры масс положительных и отрицательных зарядов совпадают, поэтому дипольный момент равен нулю P = Q´l = 0.

При внесении диэлектрика во внешнее электрическое поле происходит его поляризация. Поляризацией диэлектрика называется переход его в такое состояние, когда внутри малого объема вещества геометрическая сумма векторов дипольных электрических моментов молекул не равна нулю.0, такой диполь наз. поляризованным. Механизм поляризации различен для полярных и неполярных диэлектриков.

2.2. Попадая во внешнее электрическое поле любой диэлектрик поляризуется. Количественно этот процесс характеризуется величиной называемой поляризованность: это дипольный момент единицы объема. Р==Pi…(4.1)

	Для большинства диэлектриков поляризованность линей-
но зависит от напряженности поля; если диэлектрик
изотропный и значение напряженности. не очень боль-
шое Р=c∙0Е (4.2)
где c - диэлектрическая восприимчивость вещества -
безразмерная величина, всегда большая нуля c > 0
являющаяся характеристической, она отражает способ-
Ность диэлектрика к поляризации.

Восприимчивость c простым способом связана с проницаемостью e: при переходе к вакууму восприимчивость должна обратится в ноль c = 0, а относительная диэлектрическая проницаемость – в единицу e = 1. То есть c = -1. Тогда

, а диэлектрическую проницаемость среды можно представить как =c+1. Она показывает, во сколько раз поле ослабляется диэлектриком и характеризует количественно свойство диэлектрика поляризо-ваться в электрическом поле.

Диэлектрик помещен во внешнее электрическое поле гасит его внутри себя в отличии от проводника лишь частично , где , тогда

Е=Е₀ - …(4.3), где s^/ – поверхностная плотность связанных зарядов на диэлектрике. Мы знаем, что полный дипольный момент пластинки диэлектрика равен Р_V = Р∙V = P∙S d

где S – площадь грани пластинки, d – ее толщина, Р – поляризованность.

С другой стороны дипольный момент системы можно выразить Р_V= Q∙l.

Q =´ S ∙, а l = d поэтому Р_V =´ S´ d. Поэтому P∙S d = ´ S´ d Þ P = s^/… (4.4)

То есть, поверхностная плотность связанных зарядов равна поляризованности.

С учетом этого (4.3) перепишется как:

E=E₀-= E₀ - , так как P=c₀E то E=E₀-; E=Е₀-cЕ Е+c∙Е = Е₀ Þ Е(1+c) = Е₀ А так как 1+c=Þ Е∙=Е₀ откуда получаем уже известную зависимость: Е=.

4.1. Когда в проводнике увеличивается заряд Q, то прямо пропорционально возрастает потенциал проводники φ. Qj. Отношение заряда проводника к его потенциалу не зависит от величины заряда, находящегося на проводнике, а определяется свойствами самого проводника, а также среды, в котором он находится.

Характеристикой электрических свойств проводника, определяющей возможность накопления зарядов на данном проводнике является электроёмкость

Физическая величина, измеряемая отклонением заряда проводника к потенциалу φ называется электроёмкостью (емкостью) проводника =С (4.5)

Иными словами, эта физическая величина равна заряду, который изменяет потен-цииал проводника на одну единицу.

Емкость проводника зависит от его линейных размеров и геометрической формы. Но не зависит от материала проводника и его агрегатного состояния. Единица электроёмкости 1Ф.

1Ф=; 1Ф – это ёмкость такого уединен.проводника, потенциал которого изменяется на один вольт при сообщении ему заряда 1кл.

, так как потенциал сферы (точечного заряда) где , то . Тогда С=4-….(4.6) электроемкость шара.

С=……(4.7) - плоского конденсатора.

Конденсатор состоит из двух проводников заряженных разноимённо равными зарядами. Электрическое поле созданное этими проводниками сосредо-точенно в пространстве между ними. Проводники образующие конденсатор называются его обкладками. Ёмкость конденсатора является взаимной ёмкостью его обклад. Конденсаторы служат накопителями электрической энергии.

Плоский конденсатор представляет собой две параллельные пластины заряженные одинаковыми по модулю разноименными зарядами. Обкладки конденсатора находятся на расстоянии d друг от друга. При условии что расстояние между обкладками плоского конденсатора значительно меньше корня квадратного из площади обкладок d <<, электрическое поле между обкладками будет однородным и практически целиком сосредоточено между ними. Однородность поля будет нарушаться только в близи краев обкладок.

Емкость конденсатора С равна отношению заряда q на одной из его обкладок к разности потенциалов φ₁ - φ₂ = U между ними.

, или ….(4.8)

При зарядке конденсатора можно сообщить одной из обкладок некоторый заряд, а другую заземлить. Тогда на заземленной обкладке останется заряд противоположный по знаку и равный по значению заряду сообщенному первой обкладке. В землю уйдёт заряд того знака, которым заряжена первая обкладка.

	1 – конденсатор постоянной емкости
2 - конденсатор переменной емкости
3 – Вращая ручку конденсатора переменной емкости, мы
меняем площадь перекрывающей части обкладок и рас-
мтояние между ними и тем самым изменяем нужным об-

разом емкость конденсатора.

При последовательном соединении конденсаторов соединяются их разноимённые обкладки. =++…… (4.9).

Общая ёмкость батареи всегда меньше чем наименьшая ёмкость конденсатора входящего в батарею. Увеличение ёмкости достигается параллельным. соединением конденсатора в батарею, при этом конденсаторы соединяются одноимённо. заряженными обкладками. С=С₁+С₂…+ …С_n (4.10).

5. Напряженность электрического поля зависит от свойств среды: Е=

Переходя через границу диэлектриков напряженность претерпевает скачкообразное изменение, что создаёт неудобство при расчетах электрических полей. Поэтому вводится для характеристики электрического поля вектор электрического смещения, который для электрически изотропной среды равен ...( 4.11)

А с учетом того что e = 1+c и P = ce₀E вектор электрического смещения можно выразить Д = +Р…(4.12).