- •Сегодня: Friday, July 5, 2019
- •4.1.Поляризация диэлектриков
- ••В идеальном диэлектрике свободных зарядов, то есть способных перемещаться на значительные расстояния
- ••Смещение электрических зарядов вещества под действием электрического поля называется поляризацией.
- •Поляризуемость диэлектрика включает составляющие – электронную, ионную и ориентационную (дипольную).
- ••Главное в поляризации – смещение зарядов в электростатическом поле. В результате, каждая молекула
- ••Внутри диэлектрика электрические заряды
- ••Обозначим E'– электростатическое поле связанных зарядов. Оно направлено
- ••Поместим диэлектрик в виде параллелепипеда в электростатическое поле E
- ••Вектор поляризации можно представить так:
- •Следовательно, и у результирующего поля E изменяется, по сравнению с E0,только нормальная составляющая.
- •• Величина ε 1 χ характеризует электрические свойства диэлектрика.
- ••График зависимости напряженности электростатического поля шара от радиуса,
- •4.2.Различные виды диэлектриков
- ••Рассмотрим основные свойства сегнетоэлектриков:
- ••Это свойство называется диэлектрическим гистерезисом
- ••4. Наличие точки Кюри – температуры, при которой (и выше) сегнетоэлектрические свойства пропадают.
- ••Стремление к минимальной потенциальной энергии и наличие
- ••Среди диэлектриков есть
- •Пьезоэлектрики
- ••Сейчас известно более 1800 пьезокристаллов.
- •4.2.3. Пироэлектрики
- •Все пироэлектрики являются пьезоэлектриками, но не наоборот. Некоторые пироэлектрики обладают сегнетоэлектрическими свойствами.
- •В качестве примеров использования
- •4.3. Вектор электрического смещения D
- ••Главная задача электростатики – расчет электрических полей, то есть E
- ••Для упрощения расчетов была введена новая векторная величина – вектор
- •Зная D и ε, легко рассчитывать
- •• Для точечного заряда в вакууме
- •4.4. Поток вектора электрического смещения.
- •В однородном электростатическом поле
- •Теорему Остроградского-Гаусса для вектора D получим из теоремы Остроградского-Гаусса для вектора E :
- •• Теорема Остроградского-Гаусса для D
- •4.5. Изменение E и D на границе
- •• Пусть ε2 ε1.
- ••Образовавшиеся поверхностные заряды изменяют только нормальную составляющую E
- •• То есть направление вектора E
- ••Рассмотрим изменение вектора D и его проекций Dn и Dτ
- •• Объединим рисунки 4.12 и 4.13 и
- ••Как видно из рисунка, при переходе из одной диэлектрической среды в другую вектор
• То есть направление вектора E
изменяется: tg α |
|
|
E |
|
E |
|
E |
|
ε |
|
|
||
|
1 |
|
|
2τ 1n |
|
|
1n |
|
ε |
2 |
, |
||
|
E |
E |
|
||||||||||
|
tg α |
2 |
|
2n |
E |
|
2n |
|
1 |
|
|||
|
|
|
|
1τ |
|
|
|
|
|
tg α1 |
ε2 |
, |
|
|
|||
tg α |
2 |
ε |
|
|
1 |
|
!!!Это закон преломления вектора
напряженности электростатического поля!!!
•Рассмотрим изменение вектора D и его проекций Dn и Dτ
• Т.к. |
D ε0εE , то имеем: |
|
|||||||||||
• |
|
D1n ε1ε0 E1n |
|
|
D2n ε2ε0 E2n |
||||||||
• |
|
D1n |
|
ε1ε0 E1n |
|
ε0ε1ε2 |
1 |
||||||
|
|
||||||||||||
|
|
D |
|
|
|||||||||
|
|
|
ε |
ε |
E |
2n |
|
ε |
ε |
ε |
1 |
|
|
|
|
2n |
2 |
0 |
|
0 |
2 |
|
|
•т.е. D1n D2n – нормальная составляющая вектора не изменяется.
• |
D1τ |
|
ε ε |
E |
|
|
ε |
1 |
|
|
|
1 0 |
1τ |
|
|
; |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
ε |
ε |
E |
2τ |
ε |
2 |
|||
|
2τ |
2 |
0 |
|
|
|
|
|
|
ε 2 |
|
D2 τ D1τ ε |
|||
|
|
1 |
|
• т.е. тангенциальная составляющая вектора |
|||
увеличивается в |
ε2 |
раз |
|
ε |
|||
|
|
||
1 |
|
tg α |
|
|
D2τ D1n |
|
D |
ε |
|
1 |
|
|
|
2τ |
2 |
||
|
D D |
||||||
tg α |
2 |
|
|
D |
ε |
1 |
|
|
|
2n 1τ |
|
1τ |
|
tg α1 |
ε2 |
|
|
||
tg α |
2 |
ε |
|
1 |
• закон преломления вектора D .
• Объединим рисунки 4.12 и 4.13 и
проиллюстрируем закон преломления для |
||||
векторов E и D |
: |
tg α1 |
ε2 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
ε |
|
|
tg α |
2 |
|
|
|
|
1 |
•Как видно из рисунка, при переходе из одной диэлектрической среды в другую вектор D– преломляется
на тот же угол, что и E D εε0E
• Входя в диэлектрик с большей диэлектрической |
|
проницаемостью, линии D |
и E удаляются от нормали. |