20.Диполь в электрическом поле. Дипольный момент.
Диполь – система двух одинаковых по величине разноименных точечных зарядов +q и –q, расстояние l между которыми значительно меньше расстояния до тех точек, в которых определяется поле системы. Прямая, проходящая через оба заряда называется осью диполя. l– вектор, проведенный от отрицательного заряда к положительному. Дипольный момент – p=ql. Если диполь попадает в электрическое поле, то появляется момент сил, стремящийся развернуть диполь вдоль силовых линий: M=rxF; M=2rqE=qlE; M=qElsinα=pEsinα M=pE.
Момент силы стремится развернуть диполь так, чтобы его дипольный момент pустановился по направлению поля. Дипольный момент характеризует распределение между зарядами в системе он зависит от расстояния.
21.Механизмы поляризации диэлектриков. Поляризованность.
При отсутствии поля, дипольные моменты равны нулю, либо направлены хаотично. В обоих случаях суммарный дипольный момент диэлектрика равен нулю. Если диэлектрик помещен в эл.поле то под действием поля в нем перераспределяются заряды. Весь V диэлектрика приобретает дипольный момент. Это процесс поляризации диэлектрика (результирующий дипольный момент не равен нулю). Чтобы найти поляризованность в данной точке надо выделить малый объем, содержащий эту точку и поделить сумму дипольных моментов, заключенных в этом объеме на этот объем. P=∑pi/∆V
P–поляризованность диэлектрика. У изотропных диэлектриков любого типа P=χε0E, где χ–независящая от Е величина, называемая диэлектрической восприимчивостью диэлектрика.
χ–безразмерная величина. В гауссовой системе P=χE.
Механизмы поляризации: 1)Ориентационный: центры распределения положительного и отрицательного заряда не совпадают. Поле разворачивает каждый заряд по своему направлению. Характерен для полярных диэлектриков, у них в отсутствие эл.поля молекулы обладают собственными дипольными моментами. 2)Индукционный: Растяжение молекулы по направлению силовых линий. Работает во всех веществах в неполярных это основной и единственный механизм, молекулы таких диэлектриков не обладают дипольным моментом. 3)Ионный: ионы разных знаков, составляющие кристаллическую решетку смещаются в разных направлениях, в результате чего на гранях кристаллов появляются некомпенсированные заряды. Перераспределившиеся заряды называются связанными или поляризованными, они и определяют поляризацию системы(однородную или неоднородную). Однородно поляризованной системой наз. Система в которой объемная плотность поляризованных зарядов≠0. Причины:1)диэлектрик неоднороден;2)поле неоднородно;3)и 1 и 2 выполняются.
22.Электрическое поле в диэлектрике. Вектор эл.индукции (смещения) D. Диэлектрическая проницаемость вещества.
Заряды, входящие в состав проводника, называются связанными. Под действием поля связанные заряды могут лишь немного смещаться из своих положений равновесия; покинуть пределы молекулы, в состав которой они входят, связанные заряды не могут. Любые другие заряды называются сторонними. Поле в диэлектрике EМИКРО=ЕСТОР+ЕСВЯЗ.
При поляризации, на поверхности образуется избыток связанных зарядов одного знака. Объемная плотность связаных зарядов не равна нулю когда
1)Диэлектрик неоднороден
2)Плотность сторонних зарядов отлична от нуля.
§EdS=(1/ε0)(qсторон+qполяриз)
qполяриз=-§PdS
D=ε0E+P; ε0§EdS= qсторон -§PdS => qсторон=§ (ε0E+P)dS= §DdS; D-вектор Эл.смещения
С помощью D найти Е очень просто: D=ε0E+P=ε0E+ε0χE=ε0(1+χ)E.
Безразмерную величину ε=1+χ называют диэлектрической проницаемостью вещества. Таким образомD=ε0εE =>E=D/ε0ε
Если бы был вакуум, т.е. не было бы диэлектрика, то E0=σсторон/ ε0. Диэлектрическая проницаемость вещества показывает во сколько раз напряженность поля в диэлектрике будет меньше напряженность поля в вакууме при том же самом распределении сторонних зарядов. E0 показывает во сколько раз диэлектрик вследствии своей поляризации ослабляет поле зарядов.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.