- •Глава 12. Электростатика. Электрический заряд и электростатическое поле
- •§12.1. Электрический заряд как источник электрического поля
- •§12.2. Понятие электростатического поля
- •§12.3. Принцип суперпозиции полей и поле точечного заряда
- •§12.4. Поле диполя
- •Глава 13. Электростатика. Теорема остроградского-гаусса для напряжённости электростатического поля в вакууме
- •§13.1. Вектор площади
- •§13.2. Телесный угол
- •§13.3. Поток вектора через поверхность
- •§13.4. Теорема ог
- •§13.5. Применение теоремы ог
- •Глава 14. Электростатика. Потенциал
- •§14.1. Потенциальность электростатического поля
- •§14.2. Понятие потенциала
- •§14.3. Связь между векторным полем напряжённости и скалярным полем потенциала
- •§14.4. Принцип суперпозиции полей в применении к потенциалу
- •§14.5. Примеры расчёта потенциалов полей разных конфигураций
- •§14.6. Энергия системы точечных зарядов
- •Глава 15. Электростатика.
- •§15.1. Диэлектрическая среда
- •§15.2. Неполярные диэлектрики
- •§15.3. Полярные диэлектрики
- •§15.4. Поляризация изотропного диэлектрика
- •§15.5. Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в диэлектрической среде
- •§15.6. Условия на границе раздела двух изотропных диэлектрических сред
- •§15.7. Заключение
- •Глава 16. Электростатика. Проводники в электростатическом поле
- •§16.1. Введение
- •§16.2. Распределение нескомпенсированного несвязанного заряда по электростатическому проводнику
- •§16.3. Пондеромоторные силы
- •§16.4. Электрическая ёмкость уединённого проводника
- •§16.5. Неуединённый проводник
- •§16.6. Конденсаторы
- •§16.7. Батареи конденсаторов
- •§16.8. Энергия электростатического поля
- •§16.9. Энергия поляризованного диэлектрика
- •Глава 17. Постоянный электрический ток. Законы постоянного тока
- •§17.1. Основные понятия
- •§17.2. Закон Ома в дифференциальной форме
- •§17.3. Закон Ома в интегральной форме для элементарного участка
- •§17.4. Закон Ома для неоднородного участка цепи (II-я форма интегрального закона Ома)
- •§17.5. Закон Ома для однородного участка цепи (I-я форма интегрального закона Ома)
- •§17.6. Закон Ома для простого контура (III-я форма интегрального закона Ома)
- •§17.7. Законы Кирхгофа
- •§17.8. Общий взгляд на интегральный закон Ома.
- •§17.9. Закон Джоуля-Ленца в интегральной форме
- •§17.10. Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме
- •Глава 18 .Постоянный электрический ток. Классическая теория электропроводности металлов
- •§18.1. Экспериментальные доказательства электронной проводимости в металлах
- •§18.2. Классическая теория электропроводности металлов (теория Друде-Лоренца)
- •§18.3. Закон Видемана-Франца
- •§18.4. Трудности классической теории электропроводности
- •Глава 19. Магнетизм. Магнитное поле и его источники
- •§19.1. Магнитное поле и его воздействие на движущиеся заряды
- •§19.2. Релятивистская природа магнитного воздействия
- •§19.3. Сила Ампера
- •§19.4. Магнитный момент и воздействие на него магнитного поля
- •§19.5. Магнитное поле движущегося заряда
- •§19.6. Магнитное взаимодействие зарядов
- •§19.7. Закон Био-Савара-Лапласа
- •§19.8. Простейшие примеры применения закона Био-Савара-Лапласа
- •Глава 20. Магнетизм. Интегральные уравнения
- •§20.1. Теорема Остроградского-Гаусса для магнитного поля
- •§20.2. Работа силы Ампера на перемещении проводника с током в постоянном магнитном поле
- •§20.3. Закон полного тока (теорема Стокса) в вакууме
- •§20.4. Поле тороида
- •Глава 21. Магнетизм. Магнитное поле в веществе
- •§21.1. Орбитальные моменты
- •§21.2. Классический атом в магнитном поле
- •§21.3. Классификация веществ по их магнитным свойствам
- •§21.4. Диамагнетики
- •§21.5. Парамагнетики
- •§21.6. Магнитная восприимчивость
- •§21.7. Закон полного тока в магнетике
- •§21.8. Ферромагнетики
- •§21.9. Особенности намагничивания ферромагнетиков
- •§21.9. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость ферромагнетика
- •Для того, чтобы размагнитить ферромагнетик…
- •Глава 22. Электродинамика. Электромагнитная индукция
- •§22.1. Закон Фарадея и правило Ленца
- •§22.2. Самоиндукция
- •§22.3. Замыкание и размыкание электрической цепи
- •§22.4. Энергия магнитного поля в неферромагнитной изотропной среде
- •Глава 23. Электродинамика. Основы теории максвелла
- •§23.1. Введение
- •§23.2. Сведения из математической теории поля
- •Ротор потенциального поля равен 0.
- •Дивергенция вихревого поля равна 0.
- •§23.3. Система уравнений Максвелла
- •§23.4. Четвертое уравнение Максвелла
- •§23.5. Второе уравнение Максвелла
- •§23.6. Первое уравнение Максвелла
- •§23.7. Третье уравнение Максвелла
- •§23.8. Заключение
Глава 15. Электростатика.
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СРЕДЕ
§15.1. Диэлектрическая среда
С понятием среды вы впервые могли столкнуться при изучении механики жидкости. Повторим ещё раз. Среда − это материя, обладающая массой покоя, которая непрерывно заполняет пространство. Ключевым в определении среды является слово «непрерывно». Это значит, что среда представляется чем-то однородным, тем, что можно дробить бесконечно, не боясь, что свойства бесконечно малой части будут отличаться от свойств конечного целого. Такое представление о материи является идеализацией, поскольку исключает из рассмотрения ее микроскопическое строение, то есть молекулярно-атомное строение «массовой» материи. Бесконечно малое с точки зрения понятия среды количество вещества включает в себя макроскопическое (порядка числа Авогадро) количество молекул. Все характеристики среды в данной точке пространства являются результатом усреднения микроскопических характеристик по этой огромной совокупности микрочастиц. Таким образом, все точечные характеристики среды являются макроскопическими характеристиками. Но объяснить, почему свойства одной среды отличаются от свойств другой, невозможно без обращения к микроскопическим моделям строения материи.
Мы будем придерживаться следующей терминологии. Заряд, который не относится к рассматриваемой среде (внешний по отношению к ней) будет называться свободным. При этом термин «несвободный» использоваться не будет. Заряды, принадлежащие среде, в электростатике будут разделяться на два вида. Если заряды среды способны передвигаться на макроскопическое расстояние, то они называются несвязанными. Если заряды среды могут смещаться из положения равновесия только на микроскопическое расстояние, то они называются связанными. Диэлектрики − это среды, в которых отсутствует макроскопическое количество несвязанного заряда. Микроскопические количества при рассмотрении среды в расчёт не принимаются, следовательно, все заряды диэлектрической среды − связанные.
В зависимости от строения молекул диэлектрические среды делятся на два класса: неполярные и полярные диэлектрики.
§15.2. Неполярные диэлектрики
В отсутствие электрического поля молекулы неполярных диэлектриков не имеют дипольного момента. Это означает, что «центр тяжести» электронного облака совпадает с центром положительного заряда молекулы. При наложении электрического поля электронное облако смещается в направлении, противоположном полю.
Рис.15.1
В результате, на молекуле возникает индуцированный дипольный момент , направленныйпо полю.
Неполярная молекула подобна упругой пружине, которая растягивается пропорционально растягивающей силе, то есть пропорционально прилагаемому электрическому полю. Значит, плечо диполя пропрционально Е. Коэффициент пропорциональности запишем в виде 0. Следовательно,
.
Величина называется поляризуемостью молекулы (имеет физическую размерность).
Тепловое движение неполярных молекул никак не влияет на возникновение у них индуцированных дипольных моментов из-за очень малой инерционности электронного облака. Молекула, практически, мгновенно «подстраивается» под прилагаемое поле подобно лёгкому флагу, все время развивающемуся по сильному ветру. Итак, поляризуемость молекулы неполярного диэлектрика является только характеристикой молекулы и не зависит от температуры.