Формула поляризованность – Поляризованность – диэлектрик – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

2.1.Электрическое поле в диэлектриках. Диполь и дипольный момент. Поляризованность

Диэлектриками называются вещества, в которых микроскопические заряды связаны друг с другом.

Удельное электрическое сопротивление диэлектриков ρ > 108 Ом·м.

Внутреннее электрическое поле в диэлектрике (микрополе) достигает величины Евнутр.1011в/м. Внешние поляЕвнеш..107в/м.

При внесении диэлектрика во внешнее поле напряженностью происходит смещение связанных зарядов:

В результате этого смещения в диэлектрике возникает собственное макроскопическое электрическое поле напряженностью , направленное против внешнего поля:. Суммарное поле в диэлектрике определится как суперпозиция этих полей:

Это явление называется поляризацией диэлектрика.

Количественной характеристикой поляризации диэлектрика является векторная величина , называемаяполяризованностью. Ее физический смысл заключается в следующем: поляризованность численно равна дипольному моменту единицы объема вещества.

Примечание. Диполем называется система из двух равных по величине и противоположных по знаку электрических зарядов –q и +q, расположенных на некотором расстоянии l друг от друга . Вектор называется плечом диполя, вектор называется дипольным моментом.

Поляризованность диэлектрика

равна векторной сумме дипольных моментов всех молекул, содержащихся в единице объема вещества:

. (2.1)

Опытным путем установлено, что в однородных изотропных диэлектриках поляризованность пропорциональна напряженности поля:

P E,

и можно записать P=χ·ε0E. (2.2)

Безразмерная величина χ называется диэлектрической восприимчивостью вещества; она показывает насколько легко или трудно поляризуется диэлектрик.

Рассмотрим электрическое поле, создаваемое в вакууме двумя пластинами, заряженными разноименно (рис.2.1). Это поле является однородным. Обозначим его напряженность

, а поверхностную плотность заряда на пластинахσ. Внесем в электрическое поле между пластинами пластинку из диэлектрика. В диэлектрике произойдет смещение связанных зарядов (поляризация). В результате этого смещения на поверхности диэлектрика возникнут связанные заряды: на грани, обращенной к положительной пластине, – отрицательный заряд; на грани, обращенной к отрицательной пластине, – положительный заряд.

Обозначим поверхностную плотность связанных зарядов .Эти связанные заряды создадут внутри диэлектрика дополнительное поле напряженностью.

Поле направлено противоположно внешнему полю

(). Суммарное поле внутри диэлектрика

Так как  , то по модулю<:

. (2.3)

Обозначим толщину диэлектрической пластинки d, а её площадь S. Заряд, находящийся на поверхности пластинки, равен: .

Дипольный момент пластинки равен:

=. (2.4)

Поляризованность диэлектрика определится выражением:

. (2.5)

Из формул (2.4) и (2.5) получаем:

. (2.6)

Поляризованность диэлектрика равна поверхностной плотности связанных зарядов.

Подставим выражение (2.6) в формулу (2.3), и для суммарного поля внутри диэлектрика получим:

. (2.6)

Это выражение справедливо для однородных изотропных диэлектриков. Для всех видов диэлектриков (включая сегнетоэлектрики) справедлива векторная форма выражения (2.6):

. (2.7)

Подставим в формулу (2.7) выражение для поляризованности (2.2), получим:

или . (2.8)

Обозначим , тогда. (2.9)

studfiles.net

Поляризованность. Напряженность поля в диэлектрике

При помещении диэлектрика во внешнее электрическое поле он поляризуется, т. е. приобретает отличный от нуля дипольный момент где pi—дипольный момент одной молекулы. Для количественного описания поляризации диэлектрика пользуются векторной величиной— поляризованностью, определяемой как дипольный момент единицы объема диэлектрика:

(88.1)

Из опыта следует, что для большого класса диэлектриков (за исключением сегнетоэлектриков, см. § 91) Поляризованность Р линейно зависит от напряженности поля Е. Если диэлектрик изотропный и Е не слишком велико, то

(88.2)

где –диэлектрическая проницаемость вещества, характеризующая свойства диэлектрика; – величина безразмерная; притом всегда > 0 и для большинства диэлектриков (твердых и жидких) составляет несколько единиц (хотя, например, для спирта ≈25, для воды =80).

Для установления количественных закономерностей поля в диэлектрике внесем в однородное внешнее электрическое поле Ео (создается двумя бесконечными параллельными разноименно заряженными плоскостями) пластинку из однородного диэлектрика, расположив ее так, как показано на рис. 135. Под действием поля диэлектрик поляризуется, т. е. происходит смещение зарядов: положительные смещаются по полю, отрицательные — против поля. В результате этого на правой грани диэлектрика, обращенного к отрицательной плоскости, будет избыток положительного заряда с поверхностной плотностью +σ

‘, на левой — отрицательного заряда с поверхностной плотностью -σ’. Эти не скомпенсированные заряды, появляющиеся в результате поляризации диэлектрика, называются связанными. Так как их поверхностная плотность меньше плотности свободных зарядов плоскостей, то не все поле Е компенсируется полем зарядов диэлектрика: часть линий напряженности пройдет сквозь диэлектрик, другая же часть — обрывается на связанных зарядах. Следовательно, поляризация диэлектрика вызывает уменьшение в нем поля по сравнению с первоначальным внешним полем. Вне диэлектрика Е=Ео.

 

Рис. 135

 

Таким образом, появление связанных зарядов приводит к возникновению дополнительного электрического поля Е‘ (поля, создаваемого связанными зарядами), которое направлено против внешнего поля

Ео (поля, создаваемого свободными зарядами) и ослабляет его. Результирующее поле внутри диэлектрика

Поле (поле, созданное двумя бесконечными заряженными плоскостями; см. формулу (82.2)), поэтому

(88.3)

Определим поверхностную плотность связанных зарядов σ‘. По (88.1), полный дипольный момент пластинки диэлектрика где S—площадь грани пластинки, d — ее толщина. С другой стороны, полный дипольный момент, согласно (80.3), равен произведению связанного заряда каждой грани Q’= σ‘S на расстояние d между ними, т. е. Таким образом, , или

(88.4)

т. е. поверхностная плотность связанных зарядов σ равна поляризованности Р. Подставив в (88.3) выражения (88.4) и (88.2), получим

откуда напряженность результирующего поля внутри диэлектрика равна

(88.5)

Безразмерная величина

(88.6)

называется диэлектрической проницаемостью среды. Сравнивая (88.5) и (88.6), видим, что ε показывает, во сколько раз поле ослабляется диэлектриком, и характеризует количественно свойство диэлектрика поляризоваться в электрическом поле.

 

§ 89. Электрическое смещение. Теореме Гаусса для электростатического поля в диэлектрике

Напряженность электростатического поля, согласно (88.5), зависит от свойств среды: в однородной изотропной среде напряженность поля Е обратно пропорциональна е. Вектор напряженности Е, переходя через границу диэлектриков, претерпевает скачкообразное изменение, создавая тем самым неудобства при расчетах электростатических полей. Поэтому оказалось необходимым помимо вектора напряженности характеризовать поле еще вектором электрического смещения, который для электрически изотропной среды, по определению, равен

(89.1)

Используя формулы (88.6) и (88.2), вектор электрического смещения можно выразить как

(89.2)

Единица электрического смещения — кулон на метр в квадрате (Кл/м2).

Рассмотрим, с чем можно связать вектор электрического смещения. Связанные заряды появляются в диэлектрике при наличии внешнего электростатического поля, создаваемого системой свободных электрических зарядов, т. с. в диэлектрике на электростатическое поле свободных зарядов накладывается дополнительное поле связанных зарядов. Результирующее поле в диэлектрике описывается вектором напряженности Е, и потому он зависит от свойств диэлектрика. Вектором D описывается электростатическое поле, создаваемое свободными зарядами. Связанные заряды, возникающие в диэлектрике, могут вызвать, однако, перераспределение свободных зарядов, создающих поле. Поэтому вектор D характеризует электростатическое поле, создаваемое свободными зарядами (т. е. в вакууме), но при таком их распределении в пространстве, какое имеется при наличии диэлектрика.

Аналогично, как и поле Е, поле D изображается с помощьюлини электрического смещения, направление и густота которых определяются точно так же, как и для линий напряженности (см. §79).

Линии вектора Е могут начинаться и заканчиваться на любых зарядах — свободных и связанных, в то время как линии вектора Dтолько на свободных зарядах. Через области поля, где находятся связанные заряды, линии вектора D проходят не прерываясь.

Для произвольной замкнутой поверхности S поток вектора D сквозь эту поверхность

 

где Dn — проекция вектора D на нормаль n к площадке dS.

Теорема Гаусса дляэлектростатического поля в диэлектрике:

(89.3)

т. е. поток вектора смещения электростатического поля в диэлектрике сквозь произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности свободных электрических зарядов. В такой форме теорема Гаусса справедлива для электростатического поля как для однородной и изотропной, так и для неоднородной и анизотропной сред.

Для вакуума (ε=1), тогда поток вектора напряженности Е сквозь произвольную замкнутую поверхность (ср. с (81.2)) равен

Так как источниками поля Е в среде являются как свободные, так и связанные заряды, то теорему Гаусса (81.2) для поля Е в самом общем виде можно записать как

где и — соответственно алгебраические суммы свободных и связанных зарядов, охватываемых замкнутой поверхностью S. Однако эта формула неприемлема для описания поля Е в диэлектрике, так как она выражает свойства неизвестного поля Е через связанные заряды, которые, в свою очередь, определяются им же. Это еще раз доказывает целесообразность введения вектора электрического смещения.

 


Похожие статьи:

poznayka.org

2.3. Количественные характеристики поляризации. Поляризованность

Количественной мерой поляризации диэлектрика служит вектор поляризации (поляризованности) , равный отношению электрического дипольного момента малого объема диэлектрикак этому объему:

, (2.8)

где – электрический дипольный моментi-ой молекулы; N – общее число молекул в объеме . Этот объем должен быть достаточно малым, чтобы в его пределах поле можно было считать однородным. В то же время число молекул в таком объеме должно быть достаточно велико, чтобы к ним можно было применить статистические закономерности. Таким образом, поляризованность диэлектрика численно равна дипольному электрическому моменту единицы объема вещества.

В пределах малого объема все молекулы диэлектрика имеют одинаковые дипольные моменты, поэтому с учетом (2.6) и (2.7) получаем

, (2.9)

где n – концентрация молекул диэлектрика.

Величина называетсядиэлектрической восприимчивостью вещества. Из рассмотрения механизма поляризации неполярных диэлектриков следует, что их диэлектрическая восприимчивость не зависит явно от температуры (см. 2.5). Температура может влиять на значение только косвенно – через концентрацию молекул.

Диэлектрическая восприимчивость полярных диэлектриков обратно пропорциональна температуре (рис. 2.3). Из (2.7) получаем, что

. (2.10)

Тепловое движение мешает выстраивать электрические моменты полярных молекул по направлению .

В очень сильном электрическом поле и при достаточно низкой температуре электрические моменты всех молекул располагаются практически параллельно напряженности внешнего поля . При этом поляризованность полярного диэлектрика достигает максимального значения. Поэтому линейная зависимость модуля поляризованности от модуля напряженности поля наблюдается только в достаточно слабых полях (рис.2.4).

Введем еще одну физическую величину – вектор электрической индукции (часто его называют вектором электрического смещения):

, (2.11)

где  – относительная диэлектрическая проницаемость вещества. Это безразмерная величина, причем .

8. Связанные заряды на поверхности диэлектрика

В ходе поляризации диэлектрика в тонких слоях у его поверхностей возникают нескомпенсированные связанные заряды, называемые поверхностными поляризационными зарядами. Поверхностную плотность связанных зарядов можно найти следующим образом.

На рис. 2.5 показан слой неполярного диэлектрика, помещенного во внешнее электрическое поле напряженностью . Электрические моменты и оси всех диполей диэлектрика ориентированы одинаково – вдоль направления поляризованности. Внешняя нормаль к границе диэлектрика составляет некоторый угол с направлением векторов и. Выделим в слое некоторый объем диэлектрика в виде косого цилиндра с площадью основанияdS и длиной образующей l. Суммарный электрический момент диполей, попавших в этот объем, определится произведением модуля связанного заряда на поверхности диэлектрика иl :

. (2.12)

С другой стороны, в соответствии с (2.8),

, (2.13)

где – проекция вектора поляризации на нормаль к границе диэлектрика. Сравнение (2.12) и (2.13) дает

. (2.14)

Таким образом, поверхностная плотность связанных зарядов на границе диэлектрика с другой средой (с другим веществом) равна проекции вектора поляризации диэлектрика на нормаль к выбранной поверхности.

studfiles.net

2.2 Поляризация диэлектриков. Поляризованность

Диэлектрик, помещенный во внешнее электрическое поле, поляризуется под действием этого поля. Поляризацией диэлектрика называется процесс приобретения им отличного от нуля макроскопического дипольного момента.

Степень поляризации диэлектрика характеризуется векторной величиной, которая называется поляризованостью или вектором поляризации (P). Поляризованность определяется как электрический момент единицы объема диэлектрика

,

где N – число молекул в объеме . Поляризованность P часто называют поляризацией, понимая под этим количественную меру этого процесса.

В диэлектриках различают следующие типы поляризации: электронную, ориентационную и решеточную (для ионных кристаллов).

Электронный тип поляризации
характерен для диэлектриков с неполярными молекулами. Во внешнем электрическом поле (рис. 2.1) положительные заряды внутри молекулы смещаются по направлению поля, а отрицательные в противоположном направлении, в результате чего молекулы приобретают дипольный момент, направленный вдоль внешнего поля

Индуцированный дипольный момент молекулы пропорционален напряженности внешнего электрического поля , где – поляризуемость молекулы. Значение поляризованности в этом случае равно , где n – концентрация молекул ; – индуцированный дипольный момент молекулы, который одинаков для всех молекул и направление которого совпадает с направлением внешнего поля.

Ориентационнный тип поляризации характерен для полярных диэлектриков. В отсутствие внешнего электрического поля молекулярные диполи ориентированы случайным образом, так что макроскопический электрический момент диэлектрика равен нулю.

Если поместить такой диэлектрик во внешнее электрическое поле, то на молекулу-диполь будет действовать момент сил (рис. 2.2), стремящийся ориентировать ее дипольный момент в направлении напряженности поля. Однако полной ориентации не происходит, поскольку тепловое движение стремится разрушить действие внешнего электрического поля.

Такая поляризация называется ориентационной. Поляризованность в этом случае равна , где <p> – среднее значение составляющей дипольного момента молекулы в направлении внешнего поля.

Решеточный тип поляризации характерен для ионных кристаллов. В ионных кристаллах (NaCl и т.д.) в отсутствие внешнего поля дипольный момент каждой элементарной ячейки равен нулю (рис. 2.3.а), под влиянием внешнего электрического поля положительные и отрицательные ионы смещаются в противоположные стороны (рис. 2.3.б). Каждая ячейка кристалла становится диполем, кристалл поляризуется. Такая поляризация называется решеточной. Поляризованность и в этом случае можно определить как , где – значение дипольного момента элементарной ячейки, n – число ячеек в единице объема.

Поляризованность изотропных диэлектриков любого типа связана с напряженностью поля соотношением , где – диэлектрическая восприимчивость диэлектрика.

Вопросы

1) Какая физическая величина служит количественной мерой поляризации диэлектриков
2) В чем различие поляризации диэлектриков с полярными и неполярными молекулами
3) Как связана поляризованность с напряженностью поля в диэлектрике
В каком случае поляризованность можно назвать однородной

physicsleti.narod.ru

Бесплатные курсовые, рефераты и дипломные работы



Обычно в отсутствие внешнего электрического поля дипольные моменты молекул диэлектрика либо равны нулю (неполярные молекулы), либо распределены по направлениям в пространстве хаотическим образом (полярные молекулы). В обоих случаях суммарный дипольный момент диэлектрика равен нулю. Под действием внешнего поля диэлектрик поляризуется. Это означает, что результирующий дипольный момент диэлектрика становится отличным от нуля, и весь объем диэлектрика приобретает электрический момент. Поляризация приводит к уменьшению напряженности поля, создаваемого внешними зарядами в диэлектрике.

Если сила взаимодействия между зарядами в вакууме равна 0, а в диэлектрической среде , то согласно закону Кулона =0 / e, следовательно, напряженность поля в диэлектрике = 0
/e. Значение величины e зависит не только от строения и свойств молекул, но и определяет способность диэлектрика поляризоваться во внешнем электрическом поле. В качестве величины, характеризующей степень поляризации диэлектрика, надо взять дипольный момент единицы объемы, выделить бесконечно малый объем DV , найти сумму моментов заключенных в этом объеме молекул и взять отношение:

. (3.6.3)

Векторная величина, определяемая формулой (3.6.3) называется поляризованностью диэлектрика. Вектор направлен вдоль электрического поля , в котором находится диэлектрик. В соответствие с опытом можно принять, что величина вектора поляризации пропорциональная величине напряженности поля, т.е.~. У изотропных диэлектриков любого типа поляризованность связана с напряженностью поля в той же точке простым соотношением:

= æ·e0, (3.6.4)

где æ- не зависящая от величина, называемая электрической восприимчивостью диэлектрика. Она характеризует способность среды к поляризации и зависит от его строения. Размерности и одинаковы, поэтому æ -безразмерная величина. Для диэлектриков, построенных из неполярных молекул формула (3.6.4), имеет следующий вид:

= n · e0 · b, (3.6.5)

где n — число молекул в единице объема , b — поляризуемость молекулы. Введя обозначение æ = nb придем к формуле (3.6.4).

Поляризационные заряды

В результате возникновения поляризации на границах диэлектрика, обращенных, например, к пластинам конденсатора, концы молекулярных диполей окажутся не скомпенсированными соседними диполями, как это имеет место внутри диэлектрика. Поэтому, как изображено на (рис.17.3) , на правой грани, обращенной к отрицательной пластине конденсатора, окажется избыток положительного заряда с некоторой поверхностной плотностью +s¢. На противопо­ложной грани диэлектрика, обращенной к положительной пластине конденсатора, окажется избыток отрицательного заряда, с абсолютной величиной повер­хностной плотностью -s¢. Эти, так называемые поляризационные или связанные заряды, не могут быть переданы соприкосновением другому телу без разрушения моле­кул диэлектрика, так они обусловлены самими поляризованными молекулами.


 
 

Рис.17.3

Образование поляризационных зарядов приводит к возник­новению дополнительного электрического поля ¢. Как видно, из (рис.17.3), внутри диэлектрика это дополнительное поле направлено против внешнего поля и ослабляет последнее. Поэтому результирующее электрическое поле внутри диэлектрика равно: =—. Дополнительное поле может быть рассчитано как поле, созданное двумя плоскими гранями диэлектрика, равномерно покрытыми поляризационными зарядами с поверхностной плотностью ± s¢. Тогда:

, s¢ = æ·e0. (3.6.6)

где нормальная составляющая напряженности поля внутри диэлектрика. В соответствии с (3.6.6) в тех местах, где линии напряженности выходят из диэлектрика (>0), на поверхности выступают положительные связанные заряды там, где линии напряженности входят в диэлектрик (< 0), появляются отрицательные поверхностные заряды. Формула (3.6.6) справедлива в случае, когда неоднородный диэлектрик произвольной формы находится в неоднородном электрическом поле. Из рассмотренного механизма поляризации ясно, что векторвсегда направлен вдоль реального поля . Электрическая восприимчивость всегда положительна и e>1. В газах поляризация отдельных молекул происходит независимо друг от друга и прямо пропорциональна плотности газа. У диэлектриков с жесткими диполями ориентационная поляризация и восприимчивость обратно пропорциональны абсолютной температуре.


refac.ru

Связь вектора поляризации со связанными зарядами

Задание: Пластины плоского конденсатора заряжены с поверхностной плотностью заряда ?. Между пластинами конденсатора находятся две диэлектрические пластины, проницаемость которых равна ${\varepsilon }_1$ и ${\varepsilon }_2$. Они плотно прилегают друг к другу. Определить плотности связанных зарядов пластин из диэлектрика на границе их раздела ($\sigma ‘$).

Решение:

Рис. 2

Основой для решения задачи служит уравнение — граничное условие для перехода вектора поляризации через границу двух диэлектриков:

\[{\sigma }_{sv}=P_{1n\ }-P_{2n}\left(1.1\right).\]

Напряженности поля равны, вне диэлектрика:

\[E_{vak}=\frac{\sigma }{{\varepsilon }_0}\left(1.2\right),\]

внутри первого диэлектрика:

\[E_1=\frac{\sigma }{{\varepsilon }_1{\varepsilon }_0}\left(1.3\right),\]

внутри второго диэлектрика:

\[E_2=\frac{\sigma }{{\varepsilon }_2{\varepsilon }_0}\left(1.4\right).\]

Зная, что вектор поляризации в случае изотропного диэлектрика связан с напряженностью соотношением:

\[P={\varepsilon }_0\varkappa E\ \left(1.5\right).\]

Используя (1.3), (1.4) и (1.5) запишем:

\[P_1=\frac{{\varkappa }_1\sigma }{{\varepsilon }_1}\left(1.6\right),\] \[P_2=\frac{{\varkappa }_2\sigma }{{\varepsilon }_2}\left(1.7\right).\]

Найдем поверхностные плотности связанных зарядов для первого диалектика (верхняя) свободная поверхность:

\[{\sigma }_{sv1}=-P_1=-\sigma \left(1-\frac{1}{{\varepsilon }_1}\right)\left(1.8\right).\]

для второго диалектика (нижняя) свободная поверхность:

\[{\sigma }_{sv2}=P_2=-\sigma \left(1-\frac{1}{{\varepsilon }_2}\right)\left(1.9\right).\]

На границе раздела двух диэлектриков получим, что поверхностная плотность зарядов равна:

\[{\sigma }_{sv}=-у_{sv1}-у_{sv2}=\frac{\varepsilon_1-\varepsilon_2}{\varepsilon_1 \varepsilon_2}\sigma \left(1.10\right).\]

Ответ: ${\sigma }_{sv}=\frac{\varepsilon_1-\varepsilon_2}{\varepsilon_1 \varepsilon_2}у.$

spravochnick.ru

Поляризованность

Количество просмотров публикации Поляризованность – 85

Обычно в отсутствие внешнего электрического поля дипольные моменты молекул диэлектрика либо равны нулю (неполярные молекулы), либо распределœены по направлениям в пространстве хаотическим образом (полярные молекулы). В обоих случаях суммарный дипольный момент диэлектрика равен нулю. Под действием внешнего поля диэлектрик поляризуется. Это означает, что результирующий дипольный момент диэлектрика становится отличным от нуля, и весь объём диэлектрика приобретает электрический момент. Поляризация приводит к уменьшению напряженности поля, создаваемого внешними зарядами в диэлектрике.

В случае если сила взаимодействия между зарядами в вакууме равна 0, а в диэлектрической среде , то согласно закону Кулона =0 / e, следовательно, напряженность поля в диэлектрике = 0 /e. Значение величины e зависит не только от строения и свойств молекул, но и определяет способность диэлектрика поляризоваться во внешнем электрическом поле. В качестве величины, характеризующей степень поляризации диэлектрика, нужно взять дипольный момент единицы объёмы, выделить бесконечно малый объём DV , найти сумму моментов заключенных в данном объёме молекул и взять отношение:

. (3.6.3)

Векторная величина, определяемая формулой (3.6.3) принято называть поляризованностью диэлектрика. Вектор направлен вдоль электрического поля , в котором находится диэлектрик. В соответствие с опытом можно принять, что величина вектора поляризации пропорциональная величинœе напряженности поля, ᴛ.ᴇ. ~. У изотропных диэлектриков любого типа поляризованность связана с напряженностью поля в той же точке простым соотношением:

= æ·e0, (3.6.4)

где æ- не зависящая от величина, называемая электрической восприимчивостью диэлектрика. Она характеризует способность среды к поляризации и зависит от его строения. Размерности и одинаковы, в связи с этим æ -безразмерная величина. Для диэлектриков, построенных из неполярных молекул формула (3.6.4), имеет следующий вид:

= n · e0 · b, (3.6.5)

где n – число молекул в единице объёма , b – поляризуемость молекулы. Введя обозначение æ = nb придем к формуле (3.6.4).

Поляризационные заряды

В результате возникновения поляризации на границах диэлектрика, обращенных, к примеру, к пластинам конденсатора, концы молекулярных диполей окажутся не скомпенсированными сосœедними диполями, как это имеет место внутри диэлектрика. По этой причине, как изображено на (рис.17.3) , на правой грани, обращенной к отрицательной пластинœе конденсатора, окажется избыток положительного заряда с некоторой поверхностной плотностью +s¢. На противопо­ложной грани диэлектрика, обращенной к положительной пластинœе конденсатора, окажется избыток отрицательного заряда, с абсолютной величиной повер­хностной плотностью -s¢. Эти, так называемые поляризационные или связанные заряды, не бывают переданы соприкосновением другому телу без разрушения моле­кул диэлектрика, так они обусловлены самими поляризованными молекулами.

 
 
Рис.17.3

Образование поляризационных зарядов приводит к возник­новению дополнительного электрического поля ¢. Как видно, из (рис.17.3), внутри диэлектрика это дополнительное поле направлено против внешнего поля и ослабляет последнее. По этой причине результирующее электрическое поле внутри диэлектрика равно: =-. Дополнительное поле должна быть рассчитано как поле, созданное двумя плоскими гранями диэлектрика, равномерно покрытыми поляризационными зарядами с поверхностной плотностью ± s¢. Тогда:

, s¢ = æ·e0. (3.6.6)

где нормальная составляющая напряженности поля внутри диэлектрика. В соответствии с (3.6.6) в тех местах, где линии напряженности выходят из диэлектрика (>0), на поверхности выступают положительные связанные заряды там, где линии напряженности входят в диэлектрик (< 0), появляются отрицательные поверхностные заряды. Формула (3.6.6) справедлива в случае, когда неоднородный диэлектрик произвольной формы находится в неоднородном электрическом поле. Из рассмотренного механизма поляризации ясно, что векторвсœегда направлен вдоль реального поля . Электрическая восприимчивость всœегда положительна и e>1. В газах поляризация отдельных молекул происходит независимо друг от друга и прямо пропорциональна плотности газа. У диэлектриков с жесткими диполями ориентационная поляризация и восприимчивость обратно пропорциональны абсолютной температуре.

referatwork.ru