16.Полярні та неполярні діелектрики. Поляризація діелектриків. Вектор поляризації. Електричне зміщення(незавершене)

Друга велика група речовин, що розрізняються за їх електричним властивостям – діелектрики (ізолятори), речовини, що не проводять електричний струм. До діелектриків відносяться різні види пластмас, стекол, кераміки, кристали солей, суха деревина, багато чисті рідини (дистильована вода, масла, бензини), гази при не дуже сильних зовнішніх полях. Всі заряджені частинки, що утворюють дане непроводящее речовина, пов’язані між собою і не здатні пересуватися за обсягом тіла. Зауважимо, що різкої межі між провідниками і ізоляторами немає, тому що всі речовини в тій чи іншій мірі здатні проводити електричний струм, однак, у багатьох випадках слабкою провідністю речовин можна знехтувати і вважати їх ідеальними ізоляторами. Можливість такого наближення необхідно розглядати в кожному конкретному випадку окремо. Зауважимо, що багато в чому застосовність моделі ідеального ізолятора визначається часом протікання розглянутих процесів, більш докладно ця проблема буде розглянута пізніше. Так як всі речовини складаються з електрично заряджених частинок, то всі речовини взаємодіють з електричним полем. У діелектриках під дією електричного поля заряди можуть зміщуватися на незначну відстань, величина цього зміщення менше розмірів атомів і молекул. Тим не менш, ці зсуви можуть приводити до дуже помітним наслідків, таки як поява індукованих зарядів. На відміну від провідників, в діелектриках індуковані заряди можуть виникати як на їх поверхні, так і всередині їх обсягу. Явище виникнення зарядів під дією зовнішнього поля називається поляризацією діелектрика, а самі виникають заряди називаються поляризаційними. Існують декілька механізмів поляризації діелектрика, відповідно з якими розрізняють кілька типів діелектриків, деякі з них ми зараз коротко розгляньмо. Неполярні діелектрики. До цього класу діелектриків відносяться речовини, що складаються з атомів і молекул, що не володіють власними дипольними моментами у відсутності поля. Типовими прикладами таких речовин є одноатомні благородні гази; гази, що складаються з симетричних двоатомних молекул – кисень, водень, азот; різні органічні рідини масла, бензини; з твердих тіл – пластмаси. У молекулах цих речовин центри позитивних зарядів ядер і негативних зарядів електронних хмар збігаються (рис. 258). Під дією зовнішнього електричного поля відбувається незначне зміщення центрів цих зарядів, завдяки чому кожен атом набуває індукований дипольний момент, напрямок якого збігається з напрямком зовнішнього прикладеного електричного поля. Величина цього дипольного моменту складним чином залежить від напруженості зовнішнього поля. Однак в полях слабких у порівнянні з внутріатомними полями величина індукованого дипольного моменту виявляється пропорційною напруженості зовнішнього поля p⃗ = αε0E⃗ p → = αε0E →, де коефіцієнт пропорційності α називається полярізуємостью молекули. Справедливість такого запису обгрунтовується малістю зміщення центрів позитивних і негативних зарядів, а на малих змінах будь-яка функція може бути наближено замінена на лінійну