Неполярный диэлектрик во внешнем электрическом поле

На рис. 3.2 показано расположение молекул-диполей на поверхности и внутри диэлектрика, представляющего собой прямоугольную пластину длиной и площадью поперечного сечения S, во внешнем однородном электростатическом поле напряженности .

Из рисунка видно, что внутри происходит компенсация зарядов соседних молекул (суммарный заряд, заключенный в областях, ограниченных замкнутыми пунктирными линиями, равен нулю). Некомпенсированными остаются связанные заряды молекул на противоположных гранях диэлектрика (рис. 3.2).

Ри. 3.2 Расположение диполей на поверхности диэлектрика и внутри него.  

Под действием поля молекула приобретает индуцированный дипольный момент , пропорциональный :

, (3.9)

где – скалярная величина, называемая поляризуемостью молекулы.

Введение понятия дипольного момента молекулы позволяет описать ее поведение и соответственно поведение самого диэлектрика в электрическом поле.

На основе рис. 3.2 можно получить несколько упрощенных схем диэлектрика (рис. 3.3), что позволяет вывести ряд формул. Некоторые из них приведены ниже.

Электрическое поле диэлектрика эквивалентно электрическому полю плоского конденсатора с поверхностной плотностью заряда его пластин, равной (рис. 3.3 а). Следовательно,

. (3.10)

1. Диэлектрик подобен большой полярной молекуле (рис. 3.3.б). Рассчитаем модуль вектора поляризованности на основании (3.4):

,

(3.11)

где P_n – проекция вектора на направления нормали к поверхности диэлектрика (рис. 3.3 в P_n=P для правой грани).

2. Все индуцированные дипольные моменты молекул направлены вдоль линии , также направлен и вектор поляризации (рис. 3.3 в).

Дата добавления: 2014-01-04