§6. Проводники и диэлектрики.

Все вещества по способности проводить электрический ток подразделяют на проводники и диэлектрики. Удельное сопротивление ρ_Д диэлектриков на много порядков больше чем ρ_П проводников: ρ_Д~ Ом·м, тогда как у металлических проводников ρ_М~ Ом·м. По этому признаку легко отличить диэлектрики от проводников. Различие в сопротивлении обусловлено большим количеством свободных зарядов в проводниках (электронов или ионов), способных под действием электрического поля приходить в упорядоченное движение перемещаться на значительные расстояния. В атомах и молекулах диэлектриков тоже есть заряженные частицы – электроны и протоны, но они связаны кулоновскими силами притяжения так прочно, что в отсутствии ионизации они могут лишь незначительно сместиться под действием электрического поля друг относительно друга. Поэтому заряды в молекулах диэлектриках обозначают со штрихом (q´) и называют связанными. Свободные и связанные заряды неразличимы с точки зрения способности создавать электрическое поле.

§7. Электрический диполь. Поле диполя.

В состав молекул вещества входят заряженные частицы, но в целом они нейтральны. Молекула, в которой «центр тяжести» отрицательных зарядов (электронов) совпадает с «центром тяжести» положительных зарядов (протонов в атомных ядрах), называется неполярной. Если «центры тяжести» не совпадают - молекула называется полярной. Полярная молекула является примером электрического диполя. По определению, электрическим диполем называется система, состоящая из двух точечных электрических зарядов q>0 и -q, расстояние l между которыми мало по сравнению с расстояниями r от этой системы до рассматриваемых точек пространства (рис. 7.1). Плечом диполя называется вектор l, направленный от отрицательного заряда к положительному, равный по модуля расстоянию между зарядами. Электрическим моментом диполя называется произведение положительного заряда на плечо диполя:

(7.1)

Очевидно, при наличии поля электрический момент возникнет и у неполярных молекул, а у полярных он увеличится.

Вычислим потенциал поля, создаваемого диполем в пространстве (рис. 7.2). Будем обозначать величины, относящиеся к положительному заряду, с индексом «+», а к отрицательному - с индексом «-».

Потенциал в т. А  равен

. (7.2)

Из рис. 7.2 видно, что и (7.2) принимает вид

. (7.3)

Потенциал поля, создаваемого диполем, зависит расстояния до точек пространства и от угла, под которым направлен радиус-вектор r плечу диполя l.

Выберем систему координат в плоскости рис.7.3, орт одной оси e_r направлена вдоль радиус-вектора r, а другой орт e_α – перпендикулярен e_r. Используя связь (4.8) потенциала с напряжённостью поля, дифференцированием (7.3) по r и α найдём

, Е_α . (7.4)

Полная величина поля Е будет равна

. (7.5)