.
Эта работа идет на увеличение
потенциальной энергии ,
которой обладает диполь в электрическом поле. Вся потенциальная энергия диполя
определяется интегралом:
.
Будем считать константу интегрирования равной нулю, тогда . Энергия
диполя
=0, если диполь
установлен перпендикулярно полю (
). Если диполь ориентирован по полю, то его энергия минимальна:
.
Энергия диполя максимальна, когда он ориентирован против поля:
.
В неоднородном поле
силы и
, действующие на диполь, в общем случае
неодинаковы, поэтому их результирующая
отлична
от нуля. Если поле изменяется в направлении оси Х, проекция сил на ось Х:
.
(1.2.3)
Таким образом, в неоднородном поле на
диполь, кроме вращательного момента (1.2.2) действует сила (1.2.З). Под
действием этой силы диполь будет либо втягиваться в область более сильного поля
(угол -
острый), либо выталкиваться из нее (
-
тупой).
В отсутствии внешнего электрического поля дипольные моменты молекул диэлектрика с неполярными молекулами равны нулю. В диэлектрике с полярными молекулами дипольные моменты распределены по направлениям в пространстве хаотически, и суммарный электрический момент диэлектрика равен нулю.
Под действием внешнего поля диэлектрик поляризуется и его результирующий момент становится отличным от нуля.
Степень поляризации оценивают электрическим моментом единицы объема:
Величина называется вектором поляризации диэлектрика. У
всех диэлектриков, кроме сегнетоэлектриков, вектор поляризации пропорционален
напряженности:
,
(2.4)
где -
независящая от
безразмерная
величина, называемая диэлектрической восприимчивостью. Для диэлектриков,
построенных из неполярных молекул, формула (2.4) вытекает из следующих
соображений. В пределы объема
попадает
количество молекул, равное
,
где
- число молекул в единице объема. Каждый из
моментов
молекул определяется как
. Тогда
. Разделив это выражение на
, получим для вектора поляризации
.
Обозначив , приходим к формуле (1.2.4).
Если диэлектрик построен из полярных молекул, ориентирующему действию внешнего поля препятствует тепловое движение молекул. Оно стремится разбросать дипольные моменты молекул по всем направлениям, В результате устанавливается некоторая преимущественная ориентация дипольных моментов молекул в направлении поля, и поляризация пропорциональна напряженности поля, т.е. выполняется соотношение (1.2.4). Диэлектрическая восприимчивость таких диэлектриков обратно пропорциональна абсолютной температуре.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.