Характеристики, вводимые для описания электрического поля в присутствии диэлектриков

1. Поляризация. Под действием внешнего электрического поля происходит поляризация диэлектрика. Независимо от строения диэлектрика в процессе поляризации все положительные заряды смещаются по полю, а отрицательные против поля. Как правило, смещения зарядов малы даже по сравнению с размерами молекул, это связано с тем, что напряженность внешнего поля, действующего на диэлектрик, значительно меньше напряженности внутренних электрических полей в молекулах.

2. Связанные и сторонние заряды. При наличии внешнего электростатического поля на поверхности диэлектрика появляются нескомпенсированные заряды. Они находятся внутри молекул и не могут свободно перемещаться внутри диэлектрика, поэтому их называют связанными.

Заряды, которые не входят в состав молекул диэлектрика, называют сторонними. Эти заряды могут находиться как внутри, так и вне диэлектрика.

3. Поле в диэлектрике. Полем внутри диэлектрика будем называть величину, являющуюся суперпозицией поля сторонних зарядов и поля связанных зарядов:

. (3.1)

4. Диэлектрическая проницаемость среды показывает, во сколько раз модуль напряженности поля в вакууме больше модуля напряженности поля внутри диэлектрика:

. (3.2)

Формула (3.2) справедлива для однородного изотропного диэлектрика.

Когда между векторами и угол равен 180⁰, выражение (3.1) примет вид:

. (3.3)

В зависимости от формы диэлектрика и его расположения во внешнем электрическом поле угол между векторами и может изменяться, но всегда внутри диэлектрика электрическое поле связанных зарядов ослабляет внешнее электрическое поле (Е<E₀).

5. Поляризованность диэлектрика равна векторной сумме дипольных моментов молекул, находящихся в единице объема диэлектрика:

. (3.4)

Поляризованность описывает способность диэлектрика создавать свое собственное поле . Можно показать, что

. (3.5)

Опытным путем была установлена формула

, (3.6)

где – диэлектрическая восприимчивость диэлектрика, ε₀ – электрическая постоянная.

6. Вектор электрического смещения (электрической индукции) вводится формулой

. (3.7)

Используя (3.6), можно записать:

, ,

(3.8)

Формула (3.8) устанавливает связь между вектором электрического смещения и напряженностью поля внутри диэлектрика.

Дата добавления: 2014-01-04