16) Свободные и связанные заряды.

Свободные заряды имеются в любом проводнике, они могут достаточно свободно перемещаться в пределах проводника.

В диэлектриках нет «свободных» зарядов, которые могли бы перемещаться по всему образцу. Заряды, входящие в состав молекул диэлектрика, прочно связанны между собой и способны перемещаться только в пределах своей молекулы на расстояние порядка 10^-7 -10^-8 см.

Некомпенсированные заряды, появляющиеся в результате поляризации диэлектрика, называют поляризационными или связанными.

Последним термином хотят подчеркнуть, что свобода перемещения таких зарядов ограничена. Они могут смещаться лишь внутри электрически нейтральных молекул.

Свойства поляризационных зарядов:

• Способность возникать и существовать благодаря полю свободных зарядов (которое находится на конденсаторе);

• В отличии от свободных зарядов обладающих способностью свободно перемещаться по телу, связанные же заряды не могут перемещаться, они могут лишь сдвигаться на небольшое расстояние;

• В отличии от свободных зарядов связанные не разделимы;

• Связанные заряды появляются в диэлектрике обоего знака поэтому диэлектрики заряда не приобретают поскольку он равен 0;

• Связанные заряды образуют в диэлектриках свое поле направленное на встречу основному полю и поэтому ослабляет его.

17) Вектор поляризации.

Способность диэлектриков поляризоваться – одно из их фундаментальных свойств. Физические механизмы поляризации могут быть разными.

Если диэлектрик поместить в электростатическое поле, то в нём произойдёт поляризация атомов, т.е. смещение разноимённых зарядов в самом атоме, но не разделение их. Поляризованный атом может рассматриваться как электрический диполь, в котором «центры тяжести» положительных и отрицательных зарядов смещаются.

Следует подчеркнуть, что во всех указанных случаях поляризация приводит к возникновению макроскопического электрического момента, а диэлектрик оказывается поляризованным в целом. В качестве величины, характеризующей степень поляризации, используется вектор поляризации (называемый также поляризованностью), представляющий собой электрический дипольный момент единицы объема вещества

где – дипольный момент молекулы; – физически бесконечно малый объем; N – количество молекул в этом объеме.

Читается: Вектор поляризации совподает с суммарным моментом диполей.

Для изотропных диэлектриков вектор поляризации связан с напряженностью внешнего электрического поля соотношением: , где χ – диэлектрическая восприимчивость, не зависящая от , – электрическая постоянная, равная 8,85·10-12 Ф/м.

18) Напряженность поля внутри диэлектрика.

19) Теорема Остроградского Гаусса при наличии диэлектрика.

20) Сегнетоэлектрики и их свойства.

Сегнетоэлектрики – это вещества, у которых спонтанная поляризация может менять свое направление под действием внешнего электрического поля.

Свойства:

• Необычно высокое значение проницаемости ( );

• Необычная зависимость проницаемости ( ) от температуры;

• Зависимость проницаемости ( ) от напряженности поля (Е);

• Необычная зависимость электрической индукции (D) от напряженности (Е);

• Зависимость вектора поляризации (Р) от напряженности (Е);

• Диэлектрический гистерезис (Запаздывание);

• Точка Кюри: Точка Кюри это характерная для каждого типа сегнетоэлектриков температура, выше которой их необычные электрические свойства исчезают. При этом сегнетоэлектрик превращается в обычный полярный диэлектрик. При охлаждении материала сегнетоэлектрические свойства восстанавливаются. Как правило, сегнетоэлектрики имеют только одну точку Кюри; исключение составляют лишь сегнетова соль (—18 и +24 °С) и изоморфные с нею соединения;

• Все сегнетоэлектрики являются пироэлектриками: т.е. являются кристаллическими диэлектрики, на поверхности которых при изменении температуры Т возникают электрические заряды. Появление электрических зарядов связано с изменением спонтанной поляризации;

• В сегнетоэлектриках наблюдается пьезоэлектрический эффект: возникновение электрической поляризации в веществе в отсутствие электрического поля при упругих деформациях (прямой пьезоэлектрический эффект) и появление механических деформаций под действием электрического поля (обратный пьезоэлектрический эффект).