3)Электрическое поле в диэлектриках.
Диэлектриками (или изоляторами) называются вещества, не способные проводить эл. ток.
Молекулы, не обладающие собственным дипольным моментом, называются неполярными .
Молекулы, обладающие собственным дипольным моментом, наз-ся полярными.
Поле внутри диэлектрика
Заряды, входящие в состав молекул диэлектрика, наз-ся связанными. Под действием поля связанные заряды могут лишь немного смещаться из своих положений равновесия; покинуть пределы молекул, в состав которой они входят, связанные заряды не могут.
Заряды, которые, хотя и находятся в пределах диэлектрика, но не входят в состав его молекул, а также заряды расположенные за пределами диэлектрика, назыв-ся сторонними.
Поле в диэлектрике является суперпозицией поля Естор, создаваемого сторонними зарядами, и поля Есвяз связанных зарядов.Результирующее поле наз-ся микроскопическим(или истинным): Е=Естор +Есвяз.
Объемные и поверхностные связанные заряды.
Вектор поляризации изотропного вещества направлен вдоль действующего внешнего электрического поля. Вследствие поляризации, концевые точки молекулярных диполей на двух противоположных гранях диэлектрика не будут компенсированы соседними диполями, как это происходит внутри диэлектрика (рис. 21). Это приводит к тому, что на одной поверхности будут сконцентрированы положительные заряды, а на другой – отрицательные (рис. 22). Эти электрические заряды называются индуцированными поверхностными связанными зарядами ', так как они принадлежат молекулам диэлектрика и не могут быть удалены с его поверхностей.
Связь между величинами P и ':
Поверхностная плотность ' равна модулю проекции вектора поляризации на внешнюю нормаль к поверхности диэлектрика ' = Pcosα = Рn
ρ’=-P –объемная плотность
ПОЛЯРИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИКОВ
При внесения диэлектрика во внешнее электрическое поле совершается процесс электрической поляризации диэлектрика, сопровождающийся возникновением отличного от нуля электрического дипольного момента в некотором объема вещества, – диэлектрик поляризуется.
Типы поляризации:
1. Электронная поляризация. Если неполярная (так же как и полярная)
молекула помещается во внешнее электрическое поле E0 , под
воздействием электрического поля электроны смещаются и молекула
приобретает дипольный момент pi . Это происходит почти
мгновенно, в течение времени порядка 10-15 с.
2. Дипольная, ориентационная, релаксационная поляризация. Жесткие
диполи полярного диэлектрика, первоначально находившиеся в состоянии беспорядка , при наличии внешнего поля E0 стремятся повернуться по направлению действия электрических сил . Это происходит в течение интервала времени порядка 10-10 с.(рисунок)
3. Ионная поляризация. Если кристаллический диэлектрик как, например,NaCl и CsCl, имеющий кристаллическую ионную решетку, в узлах которой последовательно чередуются положительные и отрицательные ионы,
поместить во внешнее электрическое поле E0, то происходит смещение
решетки, составленной из положительных ионов вдоль поля, в то время как все отрицательные ионы смещаются против поля. Это происходит в течение интервала времени порядка 10-13 с.