Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

Ссылка на это сравнение

Предыдущая версия справа и слеваПредыдущая версия
Следующая версия		Предыдущая версия
lab1:dielectrics_in_an_electric_field [2018/11/26 07:50] – root_slab1:dielectrics_in_an_electric_field [2026/09/04 06:05] (текущий) – внешнее изменение 127.0.0.1
Строка 1: Строка 1:
 +=====Диэлектрики в электрическом поле=====
 +
 //Диэлектриками// называются вещества, не проводящие электрического тока. В них отсутствуют свободные электрические заряды. //Диэлектриками// называются вещества, не проводящие электрического тока. В них отсутствуют свободные электрические заряды.
 По своим электрическим свойствам молекулы диэлектрика эквивалентны электрическим диполям с моментом $p_e = q\cdot l$, где $q$ --- суммарная величина положительных (или равных им отрицательных) зарядов молекулы, $l$ --- расстояние между центрами тяжести положительных и отрицательных зарядов. Если в отсутствие внешнего электрического поля $l = 0$, то диэлектрики называются //неполярными//; если в тех же условиях $l \neq 0$, то диэлектрики называются //полярными//. По своим электрическим свойствам молекулы диэлектрика эквивалентны электрическим диполям с моментом $p_e = q\cdot l$, где $q$ --- суммарная величина положительных (или равных им отрицательных) зарядов молекулы, $l$ --- расстояние между центрами тяжести положительных и отрицательных зарядов. Если в отсутствие внешнего электрического поля $l = 0$, то диэлектрики называются //неполярными//; если в тех же условиях $l \neq 0$, то диэлектрики называются //полярными//.
  
 В молекулах неполярных диэлектриков ($\text{H}_2, \text{N}_2, \text{CCl}_4$, углеводороды и др.) центры тяжести положительных и отрицательных зарядов в отсутствие внешнего поля совпадают и дипольный момент молекулы равен нулю. При помещении таких  диэлектриков во внешнее электрическое поле происходит деформация молекулы (атома) и возникает //индуцированный дипольный электрический момент// молекулы (**индуцированный**, или **квазиупругий, диполь**), пропорциональный напряженности поля $\vec Е$: В молекулах неполярных диэлектриков ($\text{H}_2, \text{N}_2, \text{CCl}_4$, углеводороды и др.) центры тяжести положительных и отрицательных зарядов в отсутствие внешнего поля совпадают и дипольный момент молекулы равен нулю. При помещении таких  диэлектриков во внешнее электрическое поле происходит деформация молекулы (атома) и возникает //индуцированный дипольный электрический момент// молекулы (**индуцированный**, или **квазиупругий, диполь**), пропорциональный напряженности поля $\vec Е$:
 +$$\vec p_e = \alpha \vec E , \ \ \ \ \ (31)$$
 +где $\alpha $ --- //коэффициент поляризуемости// (**поляризуемость**) молекулы или атома. Тепловое движение молекул неполярных диэлектриков не влияет на возникновение у них дипольных моментов: $\alpha $ не зависит от температуры.
  
-  pe = E  (СИ), (31) +Молекулы полярных диэлектриков ($\text{H}_2\text{O}, \text{NH}_3, \text{HCl}, \text{CH}_3\text{Cl}$ и др.) имеют постоянный дипольный момент $\vec{p_e} =$ const, связанный с асимметрией в расположении электронных облаков и ядер этих молекул. Центры тяжести положительных и отрицательных зарядов в таких молекулах не совпадают (находятся на практически постоянном расстоянии $l$ друг от друга --- //«жесткий» диполь//). 
-  pe = E  (СГС), (31а) + 
-где  – коэффициент поляризуемости (поляризуемость) молекулы или атома, 0 - электрическая постоянная. Тепловое движение молекул неполярных диэлектриков не влияет на возникновение у них дипольных моментов:  не зависит от температуры. +На жесткий диполь с электрическим моментом $\vec{p_e}$, помещенный во внешнее однородное электрическое поле $\vec Е$, действует пара сил с моментом $\vec M$ 
-Молекулы полярных диэлектриков (H2O, NH3, HCl, CH3Cl и др.) имеют постоянный дипольный момент pe = const, связанный с асимметрией в расположении электронных облаков и ядер этих молекул. Центры тяжести положительных и отрицательных заря-дов в таких молекулах не совпадают (находятся на практически постоянном расстоянии l друг от друга – «жесткий» диполь). +$$\vec M =[\vec{p_e}\times \vec E], \ \ \ \ \ (32)$$
-На жесткий диполь с электрическим моментом pe, помещенный во внешнее однородное электрическое поле Е, действует пара сил с моментом М +
-  , (32)+
 стремящаяся повернуть диполь в направлении вектора напряженности поля. стремящаяся повернуть диполь в направлении вектора напряженности поля.
-Для малых полей и изотропного вещества, не обладающего сегнетоэлектрическими свойствами, вектор D в веществе связан с напряженность внешнего поля E соотношением + 
- D = E (33) +Для малых полей и изотропного вещества, не обладающего сегнетоэлектрическими свойствами, вектор $\vec D$ в веществе связан с напряженность внешнего поля $\vec E$ соотношением 
-где   - диэлектрическая постоянная вещества. С помощью вектора p величина D может быть выражена следующим образом: +$$\vec D = \varepsilon  \vec E, \ \ \ \ \ (33)$$ 
- D = E + 4P (34) +где  $\varepsilon $ --- диэлектрическая постоянная вещества. С помощью вектора $\vec p$ величина $ \vec D$ может быть выражена следующим образом: 
-Явление электростатической индукции подробно описано в книгах [9, 11, 12, 20].+$$\vec D = \vec E + 4\pi \vec p, \ \ \ \ \ (34)$$ 
 +Явление электростатической индукции подробно описано в книгах 
 +  * {{ :мешков_чириков_1.pdf |Мешков И.Н., Чириков Б.В. Электромагнитное поле. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1987. Т. 1.}} 
 +  * {{ :парселл.pdf |Парселл Э. Берклеевский курс физики. М.: Наука, 1983. Т. 2 Электричество и магнетизм.}} 
 +  * {{ :сивухин.pdf |Сивухин Д.В. Общий курс физики. М.: Физматлит: Изд-во МФТИ, 2002. Т. 3: Электричество.}} 
 +  * {{ :путилов.pdf |Путилов К.А. Курс физики. Т. 2: Учение об электричестве. Москва, 1963.}} 
 + 
 +**Назад** к [[Capacitance|электроемкости]] или **далее** к [[Experimental_Conditions|условиям проведения экспериментов]]