Электростатическое поле в диэлектриках. Связанные и сторонние заряды. Поляризация диэлектриков. Механизмы поляризации. Поляризационные заряды.

Диэлектрики – вещества,практически не проводящие эл. ток.

- Неполярные

- Полярные

- Ионные

Если в отсутствии внешнего электрического поля центры масс совпадают, то такие молекулы называются неполярными (неполярные диэлектрики).

Полярные молекулы обладают собственным дипольным моментом p (полярные диэлектрики).

Ионные диэлектрики представляют собой твердые неорганические диэлектрики с ионным типом химической связи.

В результате процесса поляризации в объеме (или на поверхности) диэлектрика возникают нескомпенсированные заряды, которые называются поляризационными, или связанными.

Частицы, обладающие этими зарядами, входят в состав молекул и под действием внешнего электрического поля смещаются из своих положений равновесия, не покидая молекулы, в состав которой они входят. Связанные заряды характеризуют поверхностной плотностью .

Поляризация диэлектриков — явление, связанное с ограниченным смещением связанных зарядов в диэлектрике или поворотом электрических диполей, обычно под воздействием внешнего электрического поля, иногда под действием других внешних сил или спонтанно.

Сторонние заряды – это заряды, не входящие в состав диэлектрика.

Типы поляризации:

- Электронная — смещение электронных оболочек атомов под действием внешнего электрического поля.

- Ионная — смещение узлов кристаллической решетки под действием внешнего электрического поля, причем смещение на величину, меньшую, чем величина постоянной решетки.

- Дипольная — протекает с потерями на преодоление сил связи и внутреннего трения. Связана с ориентацией диполей во внешнем электрическом поле.

12.Вектор поляризации P. Связь между P и E в изотропных диэлектриках. Диэлектрическая восприимчивость. Теорема Гаусса для поля вектора P в интегральной и дифференциальной форме.

Вектор поляризации — количественная мера поляризации диэлектрика, равная отношению суммарного дипольного момента физ. малого объема диэлектрика и этому объему :

Диэлектрическая восприимчивость (или поляризуемость) вещества — физическая величина, мера способности вещества поляризоваться под действием электрического поля.

где — электрическая постоянная, произведение называется в системе СИ абсолютной диэлектрической восприимчивостью.

Теорема Гаусса для поля вектора P:

Данное равенство должно выполняться для любого произвольно выбранного диэлектрика.

13. Вектор электрического смещения . Диэлектрическая проницаемость. Теорема Гаусса для поля вектора в интегральной и дифференциальной форме. Связь между и в изотропных диэлектриках.

Величина, равная

- вектор электрического смещения или вектор индукции эл. поля или вектор

В СИ [D] = Кл/м²

– Теорема Гаусса для поля вектора D в диф. форме — дивергенция векторного поля D в некот. точке равна объемной плотности стороннего заряда в этой точке.

Источником поля вектора D явл. только сторонние заряды.

– Теорема Гаусса для поля вектора D в инт. форме — поток вектора D индукции эл. поля через любую замкн.

поверхность (S) равен алгебраической сумме стор. зарядов, охватываемых этой поверхностью.

В случае изотропных диэлектриков:

Где диэлектрическая проницаемость в-ва.

14. Условия на границе раздела 2-х диэлектриков для векторов и . Закон преломления силовых линий. Физический смысл диэлектрической проницаемости среды.

Вблизи поверхности раздела 2-х изотропных диэлектриков при отс. сторонних зарядов поля векторов и удовлетворяют условиям:

; ; ; ;

На границе раздела 2-х диэлектриков:

- Тангенсальная составляющая:

- Нормальная составл. вектора:

Силов. линии поля векторов E,D на границе раздела 2-х сред испытывают разлом.

; ; ;

– закон преломления векторов

Если одна из сред – вакуум (, ), а поверхность раздела «диэлектрик - вакуум» явл. эквипотенциальной, то:

- модуль напряженности в диэлектрике
- модуль напряженности в вакууме
- диэлектрическая проницаемость среды

Физ. смысл : показывает, во сколько раз величина напряженности эл. поля

в диэлектрике меньше, чем в вакууме.