Электрическое поле при наличии диэлектриков.

При внесении диэлектрика во внешнее электрическое поле происходит поляризация диэлектрика и изменение поля. Происходит ориентация дипольных моментов преимущественно вдоль поля (положительные заряды смещаются в направлении поля, отрицательные – в противоположном направлении). На поверхности диэлектрика появляются нескомпенсированные заряды.

По принципу суперпозиции: (поле в диэлектрике равно суперпозиции внешнего поля сторонних зарядов и поля внутренних, связанных зарядов) Внешнее поле внутри диэлектрика ослабляется!

Поляризованность диэлектрика – вектор, определяемый соотношением: ;

Для изотропных диэлектриков, не являющихся сегнетоэлектриками и электретами: ,

– диэлектрическая восприимчивость (безразмерная величина).

Теорема Гаусса для вектора :

Вектор электрического смещения .

Теорема Гаусса для электрического поля при наличии диэлектрика:

(дивергенция в точке равна объемной плотности стороннего заряда в этой точке).

Для изотропных диэлектриков: , – диэлектрическая проницаемость.

Пример. Параметры поля в плоской пластине из однородного изотропного диэлектрика, внесенной в поле, создаваемое двумя бесконечными разноименно заряженными плоскостями, создающими в вакууме поле (как показано раньше при помощи т. Гаусса, ):

.

Условия на границе раздела двух диэлектриков (граничные условия) (следствие т. Гаусса для и т. о циркуляции ): .

Преломление линий и на границе раздела: .

На границе раздела линии и преломляются, изменяется скачком, а – не прерывается.

Электрические свойства проводников

Носители заряда в проводниках обладают большой подвижностью, способны перемещаться под действием небольшой силы (например, свободные электроны в металлах). При внесении незаряженного проводника в электрическое поле положительные носители заряда смещаются по полю, отрицательные – против поля (явление электростатической индукции). На противоположных поверхностях проводника появляются избыточные «+» и «–» заряды – индуцированные заряды.

1. Смещение зарядов происходит очень быстро, пока не наступит равновесие, т.е. внутри проводника .

2. Внутри проводника избыточных зарядов нет, только в приповерхностном слое.

3. проводник во внешнем поле представляет собой эквипотенциальную область, его поверхность эквипотенциальна независимо от формы.

4) Поле вблизи границы раздела проводника и диэлектрика: , а значит , .

5) Распределение поверхностной плотности индуцируемых зарядов по поверхности зависит от ее кривизны – чем больше кривизна, тем меньше : .

Электростатическая защита (экранирование) приборов от внешних электростатических полей: проводящая оболочка разделяет все пространство на внутреннюю и внешнюю части, которые электрически независимы.

Метод электростатических изображений: при расчёте распределения индуцированного заряда на проводнике его заменяют более простой системой зарядов, но так, чтобы распределение потенциала не изменилось.