12. Поляризація діелектрика

Розрізняють діелектрики з полярними і неполярних молекулами. Полярні молекули в електричному щодо можна уподібнити електричного диполю (мал. 7.9, а). Електричним диполей називають сукупність двох точкових заряджених тіл, що володіють рівними за величиною і протилежні за знаком зарядами, відстань між якими дуже мало в порівнянні з відстанню від них до точок, в яких розглядається поле диполя.

Електричної характеристикою диполя є його електричний момент р, числове значення якого дорівнює добутку величини заряду точкових тел на відстань між ними:

Вектор електричного моменту спрямований від негативного заряду до позитивного.

Полярні молекули в діелектрику розташовані так, що електричні моменти їх спрямовані безладно. Тому тіла, до складу яких входять полярні молекули, в цілому нейтральні, хоча кожна полярна молекула створює своє електричне поле.

Розглянемо діелектрик, поміщений в рівномірний електричне поле з напруженістю Е між двома зарядженими металевими пластинами (мал. 7.9).

У зовнішньому електричному полі полярна молекула (диполь) відчуває дію пари сил, яка повертає її таким чином, що електричний момент диполя виявляється спрямованим так же, як і напруженість поля (мал. 7.9, б).

У неполярних молекулах діелектрика під дією зовнішнього електричного поля відбувається зміщення заряджених частинок

уздовж його напрями, в результаті чого вони набувають властивість диполів. Це явище називається поляризацією діелектрика.

13. Поляризованность діелектрика

Ступінь поляризації діелектрика оцінюють вектором п о л я-ризованности Р. Для однорідного за всіма напрямами діелектрика величина вектора поляризованности представляє геометричну суму електричних моментів р молекул, укладених в одиниці об'єму:

Поляризованность тим більше, чим сильніше електричне поле. Залежить і від якості діелектрика. Тому поляризованность можна виразити твором

де -діелектрична сприйнятливість (відносна) - величина, що характеризує здатність діелектрика поляризуватися під дією електричного поля.

В результаті поляризації діелектрика диполі прагнуть розташовуватися уздовж ліній напруженості електричного поля. При цьому всередині діелектрика в будь-якому обсязі, не меншому обсягу молекули, зберігається рівність загальних зарядів того й іншого знака, так що діелектрик залишається нейтральним. По поверхнях діелектрика, прилеглих до металевих пластин, розподілені частинки, які мають заряд одного знака: негативний - на кордоні з позитивною пластиною і позитивний - на кордоні з негативною пластиною (мал. 7.9, е).

На обох поверхнях заряд рівномірно розподілений з однаковою щільністю про. Таким чином, на кордоні між металевою пластиною і діелектриком розподілені два види заряджених частинок: вільні частки металевої пластини із загальним зарядом і пов'язані частки діелектрика із загальним заряд протилежного знака.

Електричне поле в діелектрику відповідає загальному заряду частинок фізично існує в просторі між молекулами діелектрика. Це поле можна також представити як результат накладення двох полів - зовнішнього (напруженість Е0) і внутрішнього (напруженість Еп).

В даному випадку зовнішнім називається поле вільних заряджених частинок металевих пластин при відсутності діелектрика, а внутрішнім - поле пов'язаних заряджених частинок діелектрика, що існує незалежно від зовнішнього поля. Незалежне існування внутрішнього поля діелектрика до деякої міри умовно, оскільки воно виникає лише при наявності зовнішнього поля і в більшості випадків зникає при його відсутності.

Однак є такі діелектрики, які, будучи поляризованими зовнішнім електричним полем, зберігають залишкову поляризацію (сегнетоэлектрики і электреты).