59. Диэлектриктердің поляризациясы. Поляризациялану.
Сыртқы
электр өрісі болмаған кезде диэлектриктің
молекулаларының дипольдік моменттері
не нөлге тең (полярлы емес молекулалар)
немесе кеңістікте ретсіз
түрде
орналасады
(полярлы молекула). Екі жағдайда да
дипольдік моменттердің қосындысы нөлге
тең
болады.
Сыртқы өрістің әсерінен диэлектрик
поляризацияланады.
Олай болса –
диэлектриктегі
қорытқы дипольдік момент нөлден өзгеше,
демек тұтас диэлектриктің
көлемдік дипольдік моменті бар.
Поляризациялану
–
диэлектрикте сыртқы зарядтар туғызған
өріс кернеулігінің кемуіне әкеледі.
Егер вакуумда
зарядтардың өзара әсерлесу күші
,
ал диэлектриктегі күші
болса, онда Кулон заңына сәйкес
болатындықтан,
диэлектрикті ортадағы кернеулікті
деп
жаза аламыз. Осыдан
шамасының мәні тек молекулалардың
құрылымы
мен қасиетіне ғана байланысты емес,
диэлектриктің сыртқы өрісте поляризациялану
қабілетін де анықтайды екен. Диэлектриктердің
поляризациялану
дәрежесін сипаттау үшін көлем бірлігіндегі
дипольдік моментті анықтау
керек, ол
үшін шексіз
аз
көлемді
бөліп алып, осы көлемдегі молекулалардың
моменттерінің қосындысын сол
көлемге бөлу керек:
(13.13)
Бұл
жерде
дегеніміз көлемдегі
молекулалардың
саны,
- і-ші
молекуланың
дипольдік моменті. (13.13)өрнегімен
анықталатын векторлық
шама диэлектриктің поляризациялану
векторы деп аталады.
векторы
бағыты
диэлектрик
тұрған жердегі электр өрісінің
бағытымен бағыттас болады. Тәжірибеге
сәйкес поляризациялану векторының
шамасы өріс кернеулігінің шамасына
пропорционал, яғни
~
деп қабылдауға болады. Кезкелген
изотропты диэлектрик түрлері үшін
берілген нүктедегі поляризациялану
векторы, өрістің кернеулігімен байланысы
мынадай болады:
= æ·0 , (13.14)
мұндағы
æ – диэлектрлік
қабылдағыштық
деп аталады, ол
шамасына тәуелсіз. Ол ортаның
поляризациялану қабілетін сипаттайды
және ортаның құрылымына
байланысты
болады.
мен
шамаларының өлшем бірліктері бірдей,
сондықтан æ
- өлшем
бірліксіз шама. Полярлы емес молекулалардан
тұратын диэлектриктер үшін (13.14)
өрнегі
мынадай түрде жазылады
=
,
(13.15)
мұндағы
бірлік көлемдегі молекула саны;
– молекулалардың поляризациялану
қабілеті.
Егерде æ=
,
деп белгілесек, онда (13.14) өрнекке келеміз.
60. Конденсаторлар. Жазық, цилиндрлік, сфералық конденсаторлардың эл сыйымдылығы
Бір-бірінен диэлектрик қабатымен бөлінген екі металл пластинадан тұратын электрлік жүйені конденсатор деп аталады. Металл пластиналар конденсатор астарлары деп аталады. Конденсаторлар жазық, сфералық, цилиндрлік болып бөлінеді.
1) тұрақты конденсатор 2) конденсаторлар магазині
|
Конденсатор астарындағызарядтың оның тудыратын электр өрісінің потенциалының айыр-масына қатынасы конденсатор-дыңэлектр сыйымдылығы деп аталады.
Конденсатордың сыйымдылығы конденсатордың пішініне және астарлар арасындағы диэлектрик қабатының электрлік қасиетіне тәуелді. |
1) Жазық конденсатор
|
Электр өрісінің кернеулігі мен потенциалы арасындағы байланыс
Осы
өрнектен потенциалдардың өзгерісін
анықтасақ |
.
.
Зарядтардың
беттік тығыздығы 
потенциалдар
айырмасы 
екенін
ескерсек, жазық конденсатордың электр сыйымдылығы
келесі формуламен анықталады: 
.
2) Сфералық конденсатор
|
Электр өрісінің кернеулігі мен потенциалы арасындағы байланыс
Осы өрнектен потенциалдар өзгерісін анықтасақ
|
.
Потенциалдар
айырмасы 
немесе 
Сфералық конденсатордың электр сыйымдылығы келесі формуламен анықталады:
.
3) Цилиндрлік конденсатор
|
Цилиндрлік конденсатордың электрсыйымдылығы келесі формуламен анықталады:
|
.