Электрическое поле в диэлектриках

Лекция №4 по курсу «Физика, Электричество и магнетизм»

А. В. Купцова, П. В. Купцов

СГТУ им. Гагарина Ю. А.

Факультет электронной техники и приборостроения

13 мая 2013 г.

Электрическое поле в диэлектриках

Поле в диэлектрике. Поляризация

Связанные и сторонние заряды

Теорема Гаусса

для вектора

Вектор

электрического

смещения

1 Поле в диэлектрике. Поляризация

Диэлектрик из неполярных молекул Диэлектрик из полярных молекул Определение вектора поляризации

Вектор поляризации для изотропного диэлектрика

Сложная зависимость от

2 Связанные и сторонние заряды

Определение Неоднородный диэлектрик Однородный диэлектрик Условия равенства нулю ′

3 Теорема Гаусса для вектора

Вектор и связанные заряды

Вывод формулы Интегральная форма Дифференциальная форма

4 Вектор электрического смещения

Определение

Теорема Гаусса для вектора

Связь между и

Электрическое поле в диэлектриках

Поле в диэлектрике. Поляризация

Связанные и сторонние заряды

Теорема Гаусса

для вектора

Вектор

электрического

смещения

Диэлектрик из неполярных молекул

При внесении диэлектрика из неполярных молекул во внешнее поле в пределах каждой молекулы происходит смещение зарядов: положительные в направлении силовых линий поля, отрицательные в противоположном направлении.

В результате молекула приобретает дипольный момент

инд = 0 ,

где поляризуемость молекулы,

Электрическое поле в диэлектриках

Поле в диэлектрике. Поляризация

Диэлектрик из неполярных молекул

Диэлектрик из полярных молекул

Определение

вектора

поляризации

Вектор поляризации для изотропного диэлектрика

Сложная

зависимость

от

Связанные и сторонние заряды

Теорема Гаусса

для вектора

Вектор

электрического

смещения

Диэлектрик из неполярных молекул

При внесении диэлектрика из неполярных молекул во внешнее поле в пределах каждой молекулы происходит смещение зарядов: положительные в направлении силовых линий поля, отрицательные в противоположном направлении.

В результате молекула приобретает дипольный момент

инд = 0 ,

где поляризуемость молекулы,

Электрическое поле в диэлектриках

Поле в диэлектрике. Поляризация

Диэлектрик из неполярных молекул

Диэлектрик из полярных молекул

Определение

вектора

поляризации

Вектор поляризации для изотропного диэлектрика

Сложная

зависимость

от

Связанные и сторонние заряды

Теорема Гаусса

для вектора

Вектор

электрического

смещения

Диэлектрик из полярных молекул

Если диэлектрик состоит из полярных молекул, то действие внешнего поля сводится в основном к выстраиванию дипольных моментов молекул вдоль направления поля.

Величина напряжённости электрического поля практически не влияет на величину собственного дипольного момента молекул.

Идеальному выстраиванию всех молекул препятствует тепловое движение молекул или, в случае кристаллов, колебания решётки.

Электрическое поле в диэлектриках

Поле в диэлектрике. Поляризация

Диэлектрик из неполярных молекул

Диэлектрик из полярных молекул

Определение

вектора

поляризации

Вектор поляризации для изотропного диэлектрика

Сложная

зависимость

от

Связанные и сторонние заряды

Теорема Гаусса

для вектора

Вектор

электрического

смещения

Диэлектрик из полярных молекул

Если диэлектрик состоит из полярных молекул, то действие внешнего поля сводится в основном к выстраиванию дипольных моментов молекул вдоль направления поля.

Величина напряжённости электрического поля практически не влияет на величину собственного дипольного момента молекул.

Идеальному выстраиванию всех молекул препятствует тепловое движение молекул или, в случае кристаллов, колебания решётки.

Электрическое поле в диэлектриках

Поле в диэлектрике. Поляризация

Диэлектрик из неполярных молекул

Диэлектрик из полярных молекул

Определение

вектора

поляризации

Вектор поляризации для изотропного диэлектрика

Сложная

зависимость

от

Связанные и сторонние заряды

Теорема Гаусса

для вектора

Вектор

электрического

смещения

Диэлектрик из полярных молекул

Если диэлектрик состоит из полярных молекул, то действие внешнего поля сводится в основном к выстраиванию дипольных моментов молекул вдоль направления поля.

Величина напряжённости электрического поля практически не влияет на величину собственного дипольного момента молекул.

Идеальному выстраиванию всех молекул препятствует тепловое движение молекул или, в случае кристаллов, колебания решётки.

Электрическое поле в диэлектриках

Поле в диэлектрике. Поляризация

Диэлектрик из неполярных молекул

Диэлектрик из полярных молекул

Определение

вектора

поляризации

Вектор поляризации для изотропного диэлектрика

Сложная

зависимость

от

Связанные и сторонние заряды

Теорема Гаусса

для вектора

Вектор

электрического

смещения

Определение вектора поляризации

Вектор поляризации диэлектрика

есть величина, характеризующая степень поляризации диэлектрика, вычисляемая по формуле:

т. е. сумма дипольных моментов в объёме , отнесённая к величине этого объёма.

Электрическое поле в диэлектриках

Поле в диэлектрике. Поляризация

Диэлектрик из неполярных молекул

Диэлектрик из полярных молекул

Определение

вектора

поляризации

Вектор поляризации для изотропного диэлектрика

Сложная

зависимость

от

Связанные и сторонние заряды

Теорема Гаусса

для вектора

Вектор

электрического

смещения

Вектор поляризации для изотропного диэлектрика

Диэлектрик называется изотропным, если его свойства одинаковы во всех направлениях.

Если диэлектрик изотропен и напряжённость поля не слишком велика, то

( ) = { 0 ( ),

где { безразмерная величина, называемая

диэлектрической восприимчивостью, напряжённость

поля внутри диэлектрика.

В изотропном диэлектрике вектор поляризации

сонаправлен с вектором .

Диэлектрическая восприимчивость выражается через поляризуемость молекул:

{ = / = ,

Электрическое поле в диэлектриках

Поле в диэлектрике. Поляризация

Диэлектрик из неполярных молекул

Диэлектрик из полярных молекул

Определение

вектора

поляризации

Вектор поляризации для изотропного диэлектрика

Сложная

зависимость

от

Связанные и сторонние заряды

Теорема Гаусса

для вектора

Вектор

электрического

смещения