Электрическое поле в веществе Часть 1: Поле в диэлектриках
§§ Электрический момент системы зарядов Условие электронейтральности: 02
Вектор электрического момента системы зарядов: Замечание: вектор, определяющий положение центра масс системы м.т. 03
§§ Электрический диполь Рассмотрим нейтральную систему двух т.з. – электрический диполь Если расстояние L много меньше расстояния до точки наблюдения, то диполь называют точечным. 04
Полярными – называют молекулы, обладающие дипольным моментом в отсутствие внешнего поля (CO,N2O,SO2), молекула воды оксид C(IV) (p = 0) 05 у которых p ~ 10–29–10–30 Кл∙м ~ qe∙(10–10 м)
В однородном ЭП диполь поворачивается моментом вдоль поля: В неоднородном поле наблюдается «втягивание» молекулы в область более сильного поля. 06
§§ Диэлектрики это вещества, обладающие весьма малой проводимостью. 1) нейтральные неполярные молекулы Молекулы стано- вятся диполями с эл. моментами, ориентированными вдоль поля. 07
Их называют поляризационными или связанными зарядами (при трении образуются макроскопические свободные заряды ). Смещение зарядов в поле – электрическая поляризация. 08
2) нейтральные полярные молекулы Молекулы обладают собственным электрическим моментом. В отсутствие поля молекулы ориентированы хаотически. Суммарный вклад полей отдельных молекул равен 0. 09
Во внешнем электрическом поле молекулы ориентируются моментами преимущественно вдоль поля и диэлектрик поляризуется. 10
3) ионные кристаллы (NaCl, KCl, KBr) 11
Виды поляризации: 1. электронная; 2. ионная; 3. упруго-дипольная; 4. ионно-релаксационная; 5. дипольно-релаксационная; 6. миграционная (межслоевая); 7. электронно-релаксационная; 8. поляризация ядерного смещения; 9. остаточная (электретная); 10. спонтанная (сегнетоэлектрическая); 11. пьезоэлектрическая. 12
§§ Связанные заряды на поверхности диэлектрика Рассмотрим диэлектрик во внешнем поле. – это эл. момент всего объема V диэлектрика. 13
или 14
§§ Связанные заряды в объеме диэлектрика При однородной поляризации объем диэлектрика остается незаряженным 15
16
§§ Вектор смещения т. Гаусса для диэлектрика: q – свободные, qсв – связанные заряды 17
получаем равен алг. сумме свободных зарядов, попадающих внутрь этой поверхности. 18
§§ Поляризуемость молекулы Рассмотрим электронный тип поляризации: 19 Eмол ~ 108–109 В/м Eлаб ~ 105 В/м
Как показывает опыт, эл. момент молекулы пропорционален полю: Вектор поляризации: 20
Вектор электрического смещения: 21
§§ Диэлектрическая проницаемость Внутреннее поле связанного заряда: Поле в объеме диэлектрика: 22
Диэлектрическая проницаемость ε зависит от рода вещества и его состояния (температуры, давления...) и именно эту безразмерную величину обычно используют для характерис- тики диэлектрика. 23
(1,000594) диэлектрические проницаемости веществ (таблица) 24