2Получите связь между относительной диэлектрической проницаемостью и от­носительной диэлектрической восприимчивостью диэлектрика.

Для большинства диэлектриков (кроме сегнетоэлектриков) вектор поляризации Безразмерная величина называется диэлектрической восприимчивостью. Она связана с поляризуемостью молекулы β данного диэлектрика простым соотношением: α = nβ, где n – число молекул в единице объема. В этом случае электрическая индукция

.Постоянная называется диэлектрической проницаемостью (ε = 1 – для вакуума).

3Получите формулу для емкости металлической уединенной сферы, находящейся в диэлектрической среде.

У единенный шар. , R₁ = R

4Как изменится емкость металлического шара при погружении его полностью в масло?

5Как увеличить электрическую емкость проводника, не меняя его форму и раз­меры?

6Как изменится емкость плоского воздушного конденсатора, если расстояние между пластинами увеличить вдвое?

7Сферический конденсатор состоит из двух концентрических металлических сфер, пространство между которыми заполнено диэлектриком. Получите фор­мулу для емкости сферического конденсатора.

8Цилиндрический конденсатор состоит из двух коаксиальных металлических цилиндров, пространство между которыми заполнено диэлектриком. Получите формулу для емкости цилиндрического конденсатора.

9Как выражается энергия электростатического поля, энергия системы точечных электрических зарядов, энергия заряженного проводника (расположенных в ва­кууме)?

Мы видим, что энергия электрического поля прямо пропорциональна квадрату его напряженности Е и объёму V, занятому полем

В общем случае системы n неподвижных точечных зарядов энергия системы определяется по формуле:

Следовательно, энергия заряженного проводника: , где q - заряд проводника.

10Как зависит относительная диэлектрическая проницаемость от температуры у неполярных диэлектриков? Изобразите на графике в координатных осях е =/ (ИТ).

11Как зависит относительная диэлектрическая проницаемость от температуры у полярных диэлектриков? Изобразите на графике в координатных осях г =/(УТ )•

12Сегнетоэлектрики и их свойства. Петля гистерезиса. Домены. Применение сегнетоэлектриков.

Сегнетоэлектрики – особый класс диэлектриков, отличительными свойствами которых являются: 1) диэлектрическая проницаемость ε этих веществ может достигать нескольких тысяч (для сравнения, у такого сильного полярного диэлектрика как вода ε=81); 2) зависимость от не является линейной; 3) при переполяризации сегнетоэлектрика обнаруживается явление гистерезиса (рис.3.9), то есть запаздывание следования за изменением поля ; 4) наблюдается сложная зависимость ε от температуры, причем для каждого сегнетоэлектрика существует такая температура (называемая точкой Кюри), выше которой сегнетоэлектрик утрачивает свои свойства и становится обычным диэлектриком.

- обычный диэлектрик (линейная зависимость). - сегнетоэлектрик (нелинейная зависимость). при , - остаточная поляризация, - коэрцитивная сила.

Рис.3.9. Петля гистерезиса в сегнетоэлектриках.

Все перечисленные свойства сегнетоэлектриков объясняются наличием в них особых областей спонтанной (самопроизвольной) поляризации, называемых доменами, на которые распадается объем сегнетоэлектрика. Каждый из доменов, даже в отсутствие внешнего электрического поля, поляризован до насыщения (максимально). Под действием внешнего поля электрические моменты отдельных доменов поворачиваются как целое, устанавливаясь вдоль направления поля. При поляризации до насыщения весь сегнетоэлектрик становится как бы одним большим доменом.В отличие от сегнетоэлектриков, у которых макроскопический электрический момент в исходном состоянии равен нулю, существует класс похожих веществ, называемых пироэлектриками, которые в исходном состоянии обладают отличной от нуля макроскопической спонтанной поляризацией. Ее появление связано с тем, что в этих веществах «центры тяжести» положительных и отрицательных зарядов смещены относительно друг друга. В известном смысле можно сказать, что пироэлектрик – это монодоменный сегнетоэлектрик.

13 Пьзоэлектрический и электрострикционный эффекты и их применение.

Пьезоэлектри́ческий эффе́кт — эффект возникновения поляризации диэлектрика под действием механических напряжений (прямой пьезоэлектрический эффект). Существует и обратный пьезоэлектрический эффект — возникновение механических деформаций под действием электрического поля.

Прямой и обратный пьезоэлектрический эффекты наблюдаются в одних и тех же кристаллах — пьезоэлектриках. Прямой эффект открыт братьями Жаком и Пьером Кюри в 1880 г.^[1] Обратный эффект был предугадан в 1881 г. Липпманом на основе термодинамических соображений и в том же году экспериментально подтверждён братьями Кюри.