![]() 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) |
Теория работы. Цель работы: изучить основные характеристики и классификацию диэлектриков; виды и основные характеристики диэлектрической поляризации; научиться определять
Лабораторная работа № 10. Определение коэффициента диэлектрической поляризации питательных веществ Цель работы: изучить основные характеристики и классификацию диэлектриков; виды и основные характеристики диэлектрической поляризации; научиться определять коэффициент диэлектрической поляризации и относительную диэлектрическую проницаемость питательных веществ; научиться трактовать полученные экспериментальные результаты. Приборы и принадлежности: источник постоянного тока, высокоомный вольтметр, ключ, секундомер, исследуемое вещество.
Диэлектриками называют тела, не проводящие электрического тока вследствие отсутствия свободных носителей заряда. При изменении внешних условий (нагревание, облучение и т.д.) диэлектрик может проводить электрический ток. При помещении диэлектрика в электрическое поле происходит смещение атомов или молекул, входящих в состав диэлектрика от положения равновесия. Изменение состояния диэлектрика при помещении его в электрическое поле объясняется его молекулярным строением. По своим электрическим свойствам молекулы диэлектрика подобны электрическим диполям (Рис.13.1). Диполь - система из двух одинаковых по величине, но противоположных по знаку зарядов, расположенных на некотором расстоянии L, характеризующаяся вектором дипольного момента:
Если в отсутствие внешнего электрического поля расстояние между зарядами в молекуле равно нулю L = 0, то диэлектрики называются неполярными (Рис13.3). В молекулах неполярных диэлектриков (H 2, N 2, углеводороды и др.) в отсутствие внешнего поля дипольный момент равен нулю. При помещении такого диэлектрика в электрическое поле напряженностью
Третий класс - кристаллические диэлектрики (NaCl, CsCl и др.), решетка которых состоит из положительных и отрицательных ионов. Такой диэлектрик схематически можно рассматривать как совокупность двух ²подрешеток², одна из которых заряжена положительно, другая - отрицательно. При отсутствии внешнего поля подрешетки расположены симметрично и суммарный электрический момент равен нулю. Помещая диэлектрик в поле, происходит смещение подрешетки и диэлектрик приобретает электрический момент. Все эти процессы – диэлектрическая поляризация. Поляризацией диэлектрика называется возникновение в нем при внесении во внешнее электрическое поле макроскопического собственного (внутреннего) электрического поля, обусловленного смещением заряженных частиц, входящих в состав молекул диэлектрика. Диэлектрик, в котором возникло такое поле, называют поляризованным. Различают три вида поляризации: 1. ориентационную поляризацию с полярными молекулами, которая возрастает с увеличением напряженности электрического поля и убывает при повышении температуры (Рис.13.2); 2. электронную поляризацию диэлектрика с неполярными молекулами, состоящую в возникновении у каждой молекулы индуцированного электрического момента (Рис.13.4); 3. ионную поляризацию в кристаллических диэлектриках, имеющих ионные кристаллические решетки. Она состоит в смещении положительных ионов решетки вдоль направления поля, а отрицательных ионов в противоположную сторону. Мерой поляризации диэлектрика является вектор поляризации (поляризованность) где N - число диполей - молекул, содержащихся в объеме V диэлектрика, Рассмотрим диэлектрик во внешнем электрическом поле напряженностью
Характеристикой способности диэлектрика уменьшать внешнее электрическое поле является относительная диэлектрическая проницаемость e (греч. “эпсилон”):
которая показывает во сколько раз напряженность электрического поля в вакууме больше напряженности поля в данной среде.
где Е св - напряженность ЭП связанных зарядов в данный момент времени t, Е св max – максимальная напряженность ЭП связанных зарядов в момент отключения внешнего поля (t =0), k - коэффициент диэлектрической поляризации. Итак, пусть мы поляризовали диэлектрик, поместив его во внешнее электрическое поле. Это значит, что в самом диэлектрике возникло внутреннее электрическое поле связанных зарядов. Отключим теперь внешнее электрическое поле. В этот момент мы можем зафиксировать (например, вольтметром) максимальное электрическое поле связанных зарядов в самом диэлектрике - После сокращения получим: Перевернув дробь, получим: Прологарифмируем левую и правую часть: Учитывая свойства натурального логарифма, что
Тогда коэффициент диэлектрической поляризации диэлектрика:
Большинство питательных веществ (овощи, фрукты и др.) по своим физическим свойствам близки к диэлектрикам. В работе предусмотрено измерять коэффициент диэлектрической поляризации питательных веществ, по величине которого можно определять качество питательных веществ.
Дата добавления: 2014-10-31; Просмотров: 572; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |