2.12 Вектор поляризации. Диэлектрическая восприимчивость вещества.

Количественной мерой поляризации диэлектрика является поляризованность диэлектрика - векторная величина, равная отношению суммарного дипольного момента малого объема диэлектрика к величине этого объема , /m. е.

(1) СИ Р измеряется в Кл / м2. Таким образом, вектор поляризованности диэлектрика равен дипольному моменту единицы объема поляризованного диэлектрика.

Как показывает опыт у изолированных диэлектриков вектор поляризованности для не слишком больших пропорционален напряженности электрического поля, т.е.

, (2) где - электрическая постоянная, æ - называется диэлектрической восприимчивостью диэлектрика; это безразмерная величина, которая для вакуума и, практически, для воздуха, равна нулю (æ - каппа, греческая буква). Диэлектрическая восприимчивость вещества – характеризует свойства диэлектрика (безразмерная величина, как правило, составляет несколько единиц)

2.13 Напряженность поля в диэлектриках. Вектор электрической индукции. Теорема Гаусса для поля в диэлектрике.

Напряженность поля связанных зарядов обозначим через ; оказывается она пропорциональна напряженности поля в диэлектрике, т.е. поэтому напряженность поля в диэлектрике , или .

откуда (3) где (4)

называют относительной диэлектрической проницаемостью вещества или среды; - безразмерная величина; т.к. æ =0 для вакуума и, практически, для воздуха, для этих же сред = 1. Итак, поле в диэлектрике ослабляется в ε раз, по сравнению с полем в вакууме.

Теорема Гаусса Для электростатического поля в диэлектрике. , т.е.поток вектора смещения электростатического поля в диэлектрике сквозь произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности свободных электрических зарядов. Эта теорема справедлива как для однородной и изотропной, так и для неоднородной и анизотропной сред.

2.14 Классификация диэлектриков.

  Все диэлектрические материалы можно разделить на группы, используя разные принципы. Например, разделить на неорганические и органические материалы.

Неорганические диэлектрики: стекла, слюда, керамика, неорганические пленки (окислы, нитриды, фториды), металлофосфаты, электроизоляционный бетон. Особенности неорганических диэлектриков - негорючи, как правило, свето-, озоно- термостойки, имеют сложную технологию изготовления. Старение на переменном напряжении практически отсутствует, склонны к старению на постоянном напряжении.

Органические диэлектрики: полимеры, воски, лаки, резины, бумаги, лакоткани. Особенности органических диэлектриков - горючи (в основном), малостойки к атмосферным и эксплуатационным воздействиям, имеют (в основном) простую технологию изготовления, как правило, более дешевы по сравнению с неорганическими диэлектриками. Старение на постоянном напряжении практически отсутствует, на переменном напряжении стареют за счет частичных разрядов, дендритов и водных триингов.

2.16 Проводник во внешнем электростатическом поле. Условия равновесия зарядов в проводнике. Поверхностная плотность заряда на проводнике. Связь между напряженностью поля у поверхности проводника и поверхностной плотностью заряда.

При внесении незаряженного проводника в электрическое поле, изображенное штриховыми линиями на рис. 1, положительные заряды будут перемещаться по направлению , а отрицательные - против поля . В результате этого у концов проводника возникают индукционные заряды противоположных знаков. Они создают

поле, направленное против внешнего так, что внутри проводника линии напряженности будут разорваны поверхностью проводника, заканчиваясь на индуцированных отрицательных зарядах и начинаясь на индуцированных положительных (см.рис.1. сплошные линии).

Напряженность поля внутри проводника. Если поместить проводник во внешнее электростатическое поле или его зарядить, то на заряды проводника будет действовать электростатическое поле, в результате чего они начнут перемещаться до тех пор, пока не установится равновесное распределение зарядов, при котором электростатическое поле внутри проводника обращается в нуль. Если это было не так, то заряды двигались бы без затрат энергии, что противоречит закону сохранения энергии. Заряды располагаются только на поверхности проводника. Эквипотенциальность поверхности проводника. Поскольку , то потенциал во всех точках внутри проводника : поверхность проводника в электростатическом поля является эквипотенциальной. Вектор направлен по нормали к каждой точке поверхности проводника. Если бы это было не так, то под действием касательной составляющей заряды начали бы перемещаться по поверхности проводника, что противоречит равновесному распределению зарядов. Связь между E вблизи проводника и σ. Напряженность поля у поверхности проводника определяется поверхностной плотностью зарядов. При помещении проводника в поле на одном конце проводника накапливается избыток положительного заряда, на другом – отрицательного. Эти заряды называются индуцированными.