24. Диполь в электрическом поле
●
Диполь находится
в однородном
электрическом поле (E = const).
На диполь действует пара сил |F1| = |F2| = F . Вращающий момент
Вращающий момент М стремится повернуть диполь и установить его так, чтобы
П
оле
неоднородное
(E ≠ const),
то помимо вращающего момента на диполь
действует сила
Под действием этой силы диполь стремится переместиться в область наибольшей напряженности Е электрического поля.
25. Поляризация диэлектриков
– процесс ориентации диполей или появления под действием внешнего электрического поля Е0 ориентированных по полю диполей.
В зависимости от типа диэлектриков будет различаться вид поляризации.
Неполярные диэлектрики: электронная (деформационная) поляризация.
Во внешнем электрическом поле Е0 электронная орбита деформируется, то есть заряды неполярной молекулы смещаются в противоположные стороны и у молекулы появляется дипольный момент р.
Е
сли
поле и диэлектрик однородные, то в
объеме диэлектрика происходит компенсация
положительных и отрицательных зарядов,
и суммарный заряд равен нулю.
На поверхности
диэлектрика возникают
поляризационные
(связанные) заряды
с поверхностными
плотностями – σ´ и + σ´.
Если поле неоднородное,
то поляризационные заряды возникают и в объеме.
2 ) Полярные диэлектрики: ориентационная (дипольная) поляризация заключается в преимущественной ориентации
дипольных моментов молекул по полю, чему
препятствует тепловое движение молекул. Но и
в этом случае на поверхности диэлектрика
возникают поляризационные заряды.
На поверхности диэлектрика возникают
поляризационные заряды.
3) Ионные диэлектрики: ионная поляризация заключается в смещении подрешетки
положительных ионов по полю, а подрешетки
отрицательных ионов –
против поля, что приводит к возникновению
дипольных моментов.
26. Вектор поляризации
В
результате поляризации диэлектрик
приобретает дипольный момент отличный
от нуля (≠ 0).Дипольный момент диэлектрика
pl i – дипольный момент одной молекулы.
П
оляризованность
диэлектрика
– дипольный момент единичного объема:
[(Кл·м)/м3 = Кл/м2].
Д
ля
изотропного диэлектрика с неполярными
молекулами:
г
де
n
– концентрация молекул (все диполи
имеют направление вдоль вектора Е).
Безразмерная величина (каппа) æ = α·n называется диэлектрической восприимчивостью.
27. Связь между вектором поляризованности р и поверхностной плотностью связанных (поляризационных) зарядов.
Однородная диэлектрическая пластинка
Однородная диэлектрическая пластинка,
помещена в однородное электрическое поле Е.
n – единичный вектор внешней нормали к
поверхности диэлектрика.
– угол между векторами Е и n.
Элементарный объем ΔV в виде цилиндра.
l – расстояние между основаниями цилиндра.
О
бъем
цилиндра
Цилиндр - макродиполь.
Э
лектрический
дипольный момент:
Поляризованность:
Уравнение (2) = (3) :
Рn – проекция вектора поляризованности на внешнюю нормаль к поверхности диэлектрика.
Рn числена равна электрическому заряду, смещаемому через единичную площадку в направлении положительной нормали к ней.