Типы поляризации диэлектриков. Поляризованность, ее связь с поверхностной плотностью связанных зарядов. Теорема Гаусса для электрического поля в диэлектрике

1.  Типы поляризации диэлектриков. Поляризованность, ее связь с поверхностной плотностью связанных зарядов. Теорема Гаусса для электрического поля в диэлектрике. Вектор смещения (электрической индукции).

электронный механизм  Центры инерции положительных и отрица - тельных зарядов в молекуле диэлектрика  при отсутствии внешнего поля совпадают.

a_e -электронная поляризуемость молекулы

Безразмерная величина                            называется диэлектрической восприимчивостью

Ионный механизм

Ионный механизм имеет место в молекулах с ионной связью. Внешнее поле стремится сдвинуть ионы друг относительно друга. Это также приводит к появлению индуцированного полем электрического момента

                         где                   - ионная диэлектрическая восприимчивость.    Вектор   поляризации в таких диэлектриках складывается из электронной и ионной части ориентационный механизм

Ориентационный механизм поляризации наблюдается в диэлектриках с полярными молекулами.

При ориентационном  механизме  поляризации имеются два конкурирующих  фактора: ориентирующее действие  электри - ческого поля на диполи, и дезориентирующее действие теплового движения молекул, что приводит к зависимости ù_ор от температуры. Необходимо учитывать все механизмы поляризации

Во всех механизмах поляризации                 тогда во всех диэлектриках 

Поверхностные и объёмные связанные заряды

В  результате  поляриза  - ции, через произвольную  площадку DS внутри диэ- лектрика (в том числе и у поверхности диэлектрика) в направлении поля пере- носится на микроскопи - ческие расстояния связанный заряд        .

В тех местах, где линии  выходят из диэлектрика на поверхности выступят положительные связанные заряды, там же где линии  входят в диэлектрик появятся отрицательные поверхностные заряды.

То есть, при включении электрического поля через произвольную площадку DS внутри диэлектрика (в том числе и у поверхности диэлектрика) в направлении поля переносится на микроскопические расстояния связанный заряд        , равный потоку вектора поляризации через эту площадку

На поверхности диэлектрика выступят связанные заряды с поверхностной плотностью равной

Поверхностная плотность связанных зарядов равна нормальной составляющей вектора поляризации. Учитывая, что

По модулю наружу у левой границы вышло больше отрицательного заряда, чем вышло наружу положительного заряда у правой границы                         

В итоге, внутри объёма ограниченного замкнутой поверхностью S возникнет связанный заряд равный  потоку вектора поляризации через эту поверхность, взятого с противоположным знаком

Электростатическое поле в диэлектрике

физической причиной ослабления поля в диэлектрике является поляризация его и появление поля поляризационных связанных зарядов.

Величину                         назвали относительной диэлектрической проницаемостью среды,

Относительная диэлектрическая проницаемость среды               показывает во сколько раз напряженность поля в диэлектрической среде, в результате ее поляризации, меньше чем поле, которое было бы в отсутствии  диэлектрической среды.

Вектор электрической индукции (электрического смещения)

                                                          Учитывая что

                               - называют вектором электрической индукции (электрического смещения)

                             Поток вектора электрической индукции через произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме свободных зарядов, охватываемых этой поверхностью.

Это утверждение называют теоремой Гаусса для поля вектора       D .

Связь между векторами  D   и  E  

теорема Гаусса для вектора    E  в диэлектрических средах