- •Электрический заряд. Электрическое поле. Поле точечного заряда. Суперпозиции. Распределение зарядов. Геометрическое описание электрического поля.
- •2. Поток вектора е. Теорема Гаусса (интегральная и дифференциальная форма).
- •4. Поле электрического диполя. Сила, действующая на диполь. Момент сил, действующих на диполь. Энергия диполя в поле.
- •5. Взаимная индукция. Взаимная индуктивность. Теорема взаимности
- •6. Энергия магнитного поля. Магнитная энергия двух контуров с токами.
- •7. Электроемкость уединенного проводника. Конденсаторы. Емкости сферического и цилиндрического конденсаторов.
- •8. Диэлектрики. Поляризация диэлектриков. Объемные и поверхностные связанные заряды. Поле в диэлектрике.
- •9. Поляризованность. Связь между р и е. Сегнетоэлектрики.
- •10. Теорема Гаусса для вектора р (интегральная и дифференциальная форма). Условие при которых в диэлектрике объемная плотность связанных зарядов равна нулю. Граничные условия для вектора р.
- •11. Поле в однородном диэлектрике
- •13. Энергия электрического поля. Работа при поляризации диэлектрика. Система заряженных тел. Силы при наличии диэлектрика.
- •15. Обобщенный закон Ома. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Разветвление цепи. Правила Кирхгофа.
- •16. Закон Джоуля-Ленца
- •17. .Основные законы магнитного поля в вакууме (интегральная и дифференциальная форма)
- •18. Закон Ампера. Сила, действующая на контур с током. Момент сил, действ контур с током. Работа при перемещении контура с током.
- •19. .Поле в магнетике. Механизм намагничения. Намагниченность. Токи намагничивания. Циркуляция вектора j (с доказательством) (интегральная и дифференциальная форма).
- •21. Поле в однородном магнетике.
- •22. Законы преобразования полей е и в. Релятивистская природа магнетизма. Следствия из законов преобразования полей.
- •23. Теорема Пойнтинга. Энергия и поток энергии.
- •24. Закон электромагнитной индукции (рассмотреть два случая). Правило Ленца.
- •25. . Ток смещения. Уравнения Максвелла в интегральной форме.
- •26. Уравнения Максвелла (интегральная и дифференциальная форма). Граничные условия. Материальные уравнения. Свойства уравнений Максвелла
8. Диэлектрики. Поляризация диэлектриков. Объемные и поверхностные связанные заряды. Поле в диэлектрике.
Диэлектриками называют вещества, практически не проводящие электрического тока. В диэлектриках нет зарядов, способных перемещаться на значительные расстояния, создавая ток. При внесении даже нейтрального диэлектрика во внешнее электрическое поле обнаруживаются существенные изменения как в поле, так и в самом диэлектрике; на диэлектрик начинает действовать сила, увеличивается емкость конденсатора при заполнении его диэлектриком и др. Диэлектрики состоят либо из нейтральных молекул, либо из заряженных ионов, находящихся в узлах кристаллической решетки. Сами же молекулы могут быть полярными и неполярными. Полярные молекулы обладают собственным дипольным моментом р, неполярные – нет.
Поляризация. Под действием внешнего электрического поля происходит поляризация диэлектрика: Если диэлектрик состоит из неполярных молекул, то в пределах каждой молекулы происходит смещение зарядов — положительных по полю, отрицательных против поля. Если же диэлектрик состоит из полярных молекул, то при отсутствии внешнего поля их дипольные моменты ориентированы совершенно хаотически из-за теплового движения. Под действием же внешнего поля дипольные моменты ориентируются преимущественно в направлении внешнего поля. В диэлектрических кристаллах типа NaCl при включении внешнего поля все положительные ионы смещаются по полю, отрицательные — против поля.Т. о., механизм поляризации связан с конкретным строением диэлектрика. Независимо от механизма поляризации в этом процессе все положительные заряды смещаются по полю, а отрицательные — против поля. Смещения зарядов в обычных условиях весьма малы даже по сравнению с размерами молекул, это связано с тем, что напряженность внешнего поля, действующего на диэлектрик, значительно меньше напряженности внутренних электрических полей в молекулах.
Объемные и поверхностные связанные заряды. В результате поляризации на поверхности диэлектрика, а также в его объеме появляются не скомпенсированные заряды. Обратимся к следующей модели. Пусть имеется пластина из нейтрального неоднородного диэлектрика, у которогонейтрален, но в силу неоднородности диэлектрика как '+, так и '_ увеличиваются с ростом x. Если внешнего поля нет, то оба распределения в точности накладываются друг на друга. Включение внешнего поля Е приведет к смещению положительных зарядов по полю, отрицательных — против поля, и оба распределения сдвинутся относительно друг друга. В итоге появятся не скомпенсированные заряды на поверхности диэлектрика и в его объеме (на нашем рисунке в объеме появился отрицательный не скомпенсированный заряд). Заметим, что изменение направления поля на обратное приведет к изменению знака всех этих зарядов. Нетрудно также видеть, что в случае пластины из однородного диэлектрика каждое распределение '+(х) и '_(х) имело бы П-образную форму, и при их относительном смещении в поле Е возникли бы только поверхностные не скомпенсированные заряды. Не скомпенсированные заряды, появляющиеся в результате поляризации диэлектрика, называют поляризационными или связанными. Свобода перемещения таких зарядов ограничена. Они могут смещаться лишь внутри электрически нейтральных молекул.
Заряды, которые не входят в состав молекул диэлектрика, называют сторонними.
Поле в диэлектрике. Это величина, являющаяся суперпозицией поля Е0 сторонних зарядов и поля Е' связанных зарядов: Е = Е0 + Е', (3.1) где Е0 и Е' представляют собой макрополя, т. е. усредненные по физически бесконечно малому объему микрополя соответственна сторонних и связанных зарядов. Определенное таким образом поле Е в диэлектрике является также макрополем