2.Проводники и диэлектрики. Свободные и связанные заряды.

2. Проводник - вещества содержащие внутри себя достаточное количество свободных зарядов, способных без особых затруднений перемещаться под действием поля. Диэлектрик – вещества, не способные проводить эл. ток. Заряды входящие в состав молекул диэлектрика, называются связанными. Под действием поля связанные заряды могут лишь немного смещаться из своих положений равновесия; покинуть пределы молекулы, в состав которой они входят, связанные заряды не могут. Под действием поля диэл. поляриз., т.е происходит смещение зарядов: полож. смещаются по полю, отриц. против поля. В результате этого на одной грани диэл. обращённого к отриц. плоскости, будет избыток положит. заряда, а на другой – отриц. Эти некомпенсированные заряды, появляющиеся в результате поляризации диэл. назыв. связанными.

3.Поляризация диэлектриков. Полярные и неполярные диэлектрики. Вектор поляризации. Диэлектрическая восприимчивость.

3. Диэлектрик состоит из атомов и молекул. Если заменить положительные заряды ядер молекул суммарным зарядом +q, наход. в центре тяжести полож. зарядов, а заряд всех электронов - суммарным отриц. зарядом –q, наход. в центре тяж. отриц. зарядов, то молекулу можно рассматривать как электрич. диполь. Первую группу диэл. составляют в-ва, молекулы которых имеют симметричное строение, т.е. центры тяж. полож. и отриц. зарядов в отсутствие внешнего эл. поля совпадают. Молекулы таких диэл. назыв. неполярными. Под действием внеш. эл. поля заряды неполярных молекул смещаются в противопол. стороны. Вторую группу диэл. составляют в-ва, молекулы которых имеют асимметричное строение, т.е. центры тяж. полож. и отриц. зарядов не совпадают. Молекулы таких диэл. назыв. полярными. Если такой диэл. поместить во внеш. поле, то силы этого поля будут стремиться повернуть диполь вдоль поля. Третью группу диэл. составляют в-ва, молекулы которых имеют ионное строение (решётки). Внесение диэл. во внеш. эл. поле приводит к возникновению отличного от нуля результирующего эл. момента диэл., т.е. к поляризации диэл. Поляризацией диэл. назыв. процесс ориентации диполей или появления под воздействием эл. поля ориентир. по полю диполей. Для количественного описания поляризации диэл. пользуются векторной величиной – поляризованностью, определяемой как дипольный момент единицы объёма диэл.: P=p_V/V=∑p_i/V , p_i-дипольный момент одной молекулы. Поляриз. Р линейно зависит от напряж. поля Е: Р=хε₀Е, где х-диэлектрическая восприимчивость в-ва, характер. с-ва диэл.; величина безразм.; всегда >0.

4.Напряженность поля в диэлектрике. Поверхностная плотность поляризованных зарядов. Объемные и поверхностные поляризационные заряды.

4. Внесём в однородное внеш. электр. поле Е₀ плостинку из однородного диэл. Под действием поля диэл. поляризуется. На одной грани диэл. обращённого к отриц. плоскости, будет избыток положит. заряда с поверхн. плотностью +σ`, а на другой – отриц. с поверхн. плотн. -σ`. Т.к. их пов. плотн. меньше плотн. свободных зарядов плоскостей, то не всё поле Е компенсируется полем зарядов диэл.: часть линий напряж. пройдёт сквозь диэл. Поляриз. диэл. вызывает уменьшение в нём поля по сравнению с первонач. внеш. полем. Появление связ. зарядов приводит к возникновению дополн. эл. поля Е`, которое направлено против внеш. поля Е<sub>0</sub> и ослабляет его. Результ. поле внутри диэл. Е=Е<sub>0</sub>-Е`=Е₀-σ`/ε<sub>0</sub>. Плотность поляриз. зарядов: полный дипольный момент плостинки диэл. p<sub>V</sub>=PV=PSd, с другой стороны p<sub>V</sub>= q`d=σ`Sd, где q`-связанный заряд каждой грани. Т.е. σ`=Р, поверхностная плотн. связ. зарядов равна поляризованности. Е=Е₀-хЕ откуда напряж. результ. поля внутри диэл. равна Е=Е₀/(1+х)=Е₀/ε.