31. Теорема Остроградского-гаусса в диэлектрике.

Распределенные по поверхности связанные поляризационные заряды создают внутри диэлектрика поле с напряженностью Е', которое направлено против внешнего поля

1. Напряженность поля связанных зарядов определяется поверхностной плотностью этих зарядов σ_р

2. Результирующее поле внутри диэлектрика будет определяться суперпозицией этих полей

3. Если применить теорему Остроградского-Гаусса к полю в диэлектрике, то под q_охв следует понимать алгебраическую сумму всех свободных и связанных зарядов, охватываемых гауссовой поверхностью

Величину связанных зарядов можно определить через вектор поляризации Р (при этом следует учесть, что поле связанных зарядов направлено против внешнего поля)

Таким образом

→

4. Величина называется электрическим смещением D (электрической индукцией) и, поскольку вектор поляризации линейно зависит от напряженности внешнего поля, определяется выражением

где – диэлектрическая проницаемость среды.

5. Таким образом, теорема Остроградского –Гаусса в диэлектрической среде формулируется в следующем виде

Для произвольной замкнутой поверхности S поток вектора смещения электростатического поля D сквозь эту поверхность равен алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности свободных зарядов (вектором D описывается электростатическое поле, создаваемое свободными зарядами, но при таком их распределении, какое имеется при наличии диэлектрика).

32. Поляризация диэлектрика

Поляризация диэлектриков — явление, связанное с ограниченным смещением связанных зарядов в диэлектрике или поворотом электрических диполей, обычно под воздействием внешнего электрического поля, иногда под действием других внешних сил или спонтанно.

Поляризацию диэлектриков характеризует вектор электрической поляризации. Физический смысл вектора электрической поляризации — это дипольный момент, отнесенный к единице объема диэлектрика. Иногда вектор поляризации коротко называют просто поляризацией.

• Вектор поляризации применим для описания макроскопического состояния поляризации не только обычных диэлектриков, но и сегнетоэлектриков, и, в принципе, любых сред, обладающих сходными свойствами. Он применим не только для описания индуцированной поляризации, но и спонтанной поляризации (у сегнетоэлектриков).

Поляризация — состояние диэлектрика, которое характеризуется наличием электрического дипольного момента у любого (или почти любого) элемента его объема.

Различают поляризацию, наведенную в диэлектрике под действием внешнего электрического поля, и спонтанную (самопроизвольную) поляризацию, которая возникает в сегнетоэлектрикахв отсутствие внешнего поля. В некоторых случаях поляризация диэлектрика (сегнетоэлектрика) происходит под действием механических напряжений, сил трения или вследствие изменения температуры.

Поляризация не изменяет суммарного заряда в любом макроскопическом объеме внутри однородного диэлектрика. Однако она сопровождается появлением на его поверхности связанных электрических зарядов с некоторой поверхностной плотностью σ. Эти связанные заряды создают в диэлектрике дополнительное макроскопическое поле с напряженностью Е₁, направленное против внешнего поля с напряженностью Е₀. Результирующая напряженность поля Е внутри диэлектрика Е=Е₀-Е₁.