9. Электрический диполь. Дипольный момент. Вращающий момент и энергия диполя в однородном электростатическом поле .

Электрическое поле в веществе.

По отражению электрического поля, все вещество делят на проводники и диэлектрики. Диэлектрики делятся на полярные и не полярные. К полярным относятся вещества, молекулы которых имеют постоянных дипольный момент.

Диполь и дипольный момент.

Диполь – состоит из двух разноименных зарядов , одинаковых по величине и находящихся на небольшом расстоянии (L – плечо диполя) друг от друга.

Дипольный момент – векторная величина напряжения от – к + диполя.

Формула

Электрический диполь в электрическом поле, вращающий момент.

формулы

10. Полярные и неполярные диэлектрики в электростатическом поле. Поляризованность, проницаемость, восприимчивость диэлектрика. Электрическая индукция.

При помещении диэлектриков в электрическое поле на его поверхности возникают электрические заряды. Этот процесс называется поляризацией диэлектрика.

Неполярные диэлектрики – молекулы неполярных диэлектриков, не имеющих дипольного момента в отсутствие электрического поля. В электрическом поле заряды входящие в состав молекул сдвигаются в противоположном направлении и молекула приобретает дипольный момент. Такой дипольный момент называется индуцированным. Его величина увеличивается с ростом напряженности электрического поля.

Неполярные, как и полярные электризуются в электрическом поле.

Поляризованность, диэлектрическая проницаемость и диэлектрическая восприимчивость.

Поляризованность – векторная величина, равная дипольному моменту единицы объема и векторной суммы дипольных моментов единица объема.

ФОРМУЛЫ

Поляризованность численно равна поверхностной плотности заряд на поверхности диэлектрика. (р=сигма)

Заряды, возникающие на поверхности диэлектрика при его поляризации во внешнем поле Е0, создают внутри диэлектрика свое поле Е, направленного против Е0. Таким образом, поле внутри диэлектрика уменьшается. Величина, которая показывает во сколько раз поле внутри диэлектрика меньше поля в вакууме - называется диэлектрической проницаемостью диэлектрика.

Формулы

Поляризованность пропорциональна полю диэлектриков, коэффициент пропорциональности называется диэлектрической восприимчивостью.

Формулы

Проницаемость СИМВОЛ и восприимчивость (каппа) это просто числа, они связаны между собой.

Формула

Довольно часто, вместе с напряженностью, используется вектор электрической индукции.

Формула

Индукция и в вакууме и в диэлектрике одинакова.

Гидратация ионов.

В однородном электрическом поле диполи только ориентируются (поворачиваются), но не смещаются. В неоднородном поле , диполи ( а значит и полярные молекулы) не только ориентируются, но и смещаются в более сильное поле, так как силы действующие на противоположные заряды оказываются неодинаковыми.

11. Работа по перемещению заряда в электростатическом поле. Циркуляция вектора напряженности . Электродвижущая сила.

Работа электростатического поля по перемещению заряда.

В случае, если в электростатическом поле точечного заряда Q из точки 1 в точку 2 вдоль какой-либо траектории (рис. 1) двигается другой точечный заряд Q0, то сила, которая приложена к заряду, совершает некоторую работу. Работа силы F на элементарном перемещении dl равна

Так как dl/cosα=dr, то

Работа при перемещении заряда Q0 из точки 1 в точку 2

от траектории перемещения не зависит, а определяется только положениями начальной 1 и конечной 2 точек. Значит, электростатическое поле точечного заряда является потенциальным, а электростатические силы — консервативными

Из формулы (1) видно, что работа, которая совершается при перемещении электрического заряда во внешнем электростатическом поле по произвольному замкнутому пути L, равна нулю, т.е.

от траектории перемещения не зависит, а определяется только положениями начальной 1 и конечной 2 точек. Значит, электростатическое поле точечного заряда является потенциальным, а электростатические силы — консервативными

Из формулы (1) видно, что работа, которая совершается при перемещении электрического заряда во внешнем электростатическом поле по произвольному замкнутому пути L, равна нулю, т.е.

Интеграл называется циркуляцией вектора напряженности. Значит, циркуляция вектора напряженности электростатического поля вдоль любого замкнутого контура равна нулю. Силовое поле, которое обладает свойством (3), называется потенциальным. Из равенства нулю циркуляции вектора Е следует, что линии напряженности электростатического поля не могут быть замкнутыми, они обязательно начинаются и кончаются на зарядах (на положительных или отрицательных) или же идут в бесконечность.

Формула (3) верна только для электростатического поля. В дальнейшем будет показано, что с случае поля движущихся зарядов условие (3) не верно (для него циркуляция вектора напряженности отлична от нуля).

Электродвижущая сила.

Для поддержания постоянной разности потенциалов, должны быть использованы не изолированные силы, а сторонние ( механические, химические, тепловые). Источники таких сил называются источниками ЭДС.

ЭДС – физическая величина, численно равная работе сторонних сил по переносу единичного положительного заряда.

формулы