Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Типы диэлектриков




Диэлектрики в электрическом поле

В идеальном диэлектрике нет свободных зарядов, способных под действием электрического поля перемещаться через весь диэлектрик. Атомы и молекулы диэлектрика содержат равные количества положительных и отрицательных микроскопических зарядов и в целом электрически нейтральны. Электрические поля, определяющие взаимодействие микроскопических зарядов, имеют внутри атомов величину порядка 1011В/ м, что во много раз превышает величину максимальных достижимых на практике макроскопических полей (107 В/м). Этим объясняется высокая устойчивость атомов и молекул во внешних электрических полях и относительно слабое воздействие этих полей на стационарное распределение зарядов внутри атома, которое зависит от конкретного строения тела. В зависимости от строения можно разделить все диэлектрические вещества на три большие группы. К первой группе принадлежат диэлектрики, у которых «центры тяжести» положительных и отрицательных зарядов совпадают. Таковы например, парафин, бензол и ряд других углеводородов, газообразный водород и азот. Молекулы таких диэлектриков в отсутствие внешнего электрического поля не обладают дипольным моментом. Во внешнем поле" центры тяжести" положительных и отрицательных зарядов молекул смещаются в противоположные стороны на некоторое расстояние , малое по сравнению с размерами молекул (рис.17.1б). Каждая молекула при этом приобретает дипольный электрический момент:

, (3.6.1)

величина которого в первом приближении прямо пропорциональна приложенному полю . При снятии внешнего поля, молекулы возвращаются в первоначальное положение и дипольный момент обращается в нуль. Подобные диполи называются «упругими».

 
 

Рис. 17.1

Вторую группу диэлектриков составляют такие вещества, как вода, нитробензол и др., молекулы которых имеют асимметричное строение. При этом «центры тяжести» положительных и отрицательных зарядов молекул не совпадают друг с другом, и молекула представляет собой «жесткий» диполь даже в отсутствие внешнего поля. Численная величина дипольного момента таких полярных молекул обычно имеет порядок:

=10-19Кл·10-10м=10-29 Кл × м.

При отсутствии внешнего поля (=0) дипольные моменты отдельных молекул вследствие теплового движения в каждый данный момент времени ориентированы в пространстве хаотично. Среднее значение проекции вектора на любое направление при этом тождественно равно нулю (рх= 0) и диэлектрик в целом не обладает дипольным моментом.

При помещении такого диэлектрика в однородное внешнее поле на каждый жесткий диполь будут действовать электрические силы, стремящиеся повернуть его вдоль поля. Вращательный момент возникающей пары сил (рис.17.2) будет равен:

 
 

Мвр = Fh = qEsina = pEsin (Ù). (3.6.2)

 

Рис.17.2

 

С другой стороны, хаотическое тепловое движение препятствует ориентации диполей по полю и вновь располагает жесткие диполи под самыми различными углами a к направлению поля. В результате этих противоположных воздействий среднее значение проекции дипольного момента молекулы на направление поля рЕ = р·станет не равным нулю. Величина рE будет в первом приближении прямо пропорциональна напряженности поля и обратно пропорциональна абсолютной температуре Т. Весь диэлектрик в целом будет обладать диполь­ным моментом, направленным вдоль внешнего поля. К третьей группе относятся кристаллические диэлектрики, имеющие, ионное строение (хлористый натрий, хлористый калий и др.). При внесении их в электрическое поле происходит некоторое небольшое смещение положительных ионов кристаллической решетки по полю, а отрицательных - против поля. Такой диэлектрик будет обладать дипольным моментом, направленным вдоль внешнего поля и пропорциональным величине последнего.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-06; Просмотров: 341; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.009 сек.