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 08:21] – 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 $\vec Е$:
- +$$\vec p_e = \alpha \vec E , \ \ \ \ \ (31)$$ 
-$\vec p_e = \varepsilon _0 \alpha \vec E$  (СИ), (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.
- +
-$\vec p_e = \alpha \vec E$  (СГС), (31а) +
- +
-где $\alpha $ --- //коэффициент поляризуемости// (**поляризуемость**) молекулы или атома, $\varepsilon _0$ --- электрическая постоянная. Тепловое движение молекул неполярных диэлектриков не влияет на возникновение у них дипольных моментов: $\alpha $ не зависит от температуры.+
  
 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//). 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//).
  
 На жесткий диполь с электрическим моментом $\vec{p_e}$, помещенный во внешнее однородное электрическое поле $\vec Е$, действует пара сил с моментом $\vec M$ На жесткий диполь с электрическим моментом $\vec{p_e}$, помещенный во внешнее однородное электрическое поле $\vec Е$, действует пара сил с моментом $\vec M$
- +$$\vec M =[\vec{p_e}\times \vec E], \ \ \ \ \ (32)$$
-$\vec M =[\vec{p_e}\times \vec E]$, (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 $\vec D$ в веществе связан с напряженность внешнего поля $\vec E$ соотношением Для малых полей и изотропного вещества, не обладающего сегнетоэлектрическими свойствами, вектор $\vec D$ в веществе связан с напряженность внешнего поля $\vec E$ соотношением
 +$$\vec D = \varepsilon  \vec E, \ \ \ \ \ (33)$$
 +где  $\varepsilon $ --- диэлектрическая постоянная вещества. С помощью вектора $\vec p$ величина $ \vec D$ может быть выражена следующим образом:
 +$$\vec D = \vec E + 4\pi \vec p, \ \ \ \ \ (34)$$
 +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.}}
  
-$\vec D = \vec E$, (33) +**Назад** к [[Capacitance|электроемкости]] или **далее** к [[Experimental_Conditions|условиям проведения экспериментов]]
-где   - диэлектрическая постоянная вещества. С помощью вектора p величина D может быть выражена следующим образом: +
- D = E + 4P (34) +
-Явление электростатической индукции подробно описано в книгах [9, 11, 12, 20].+