Лекція №13. Електричне поле в однорідному діелектрику



Скачати 31.03 Kb.
Дата конвертації01.01.2017
Розмір31.03 Kb.




Лекція №13. Електричне поле.


  1. Електричне поле в однорідному діелектрику.


Література: 1. Ф.Є. Євдокимов. Теоретичні основи електротехніки. Київ–Донецьк. “Вища школа” 1983 р.

стр.103-107.
1.1) Поляризація діелектрика.
Порівняно з провідниками кількість вільних заряджених частинок в діелектриках дуже мала, тому ними можна знехтувати.

Розрізняють полярні та неполярні молекули. Полярні молекули можна уподібнити електричному диполю.



Електричним диполем називається сукупність двох точкових заряджених тіл, що мають однакові за значенням і протилежні за знаком заряди, відстань між ними дуже мала порівняно з відстанню від них до точок, де розглядається поле диполя.

Електричною характеристикою диполя є його момент :



, (126)

напрямок його приймають від негативного заряду до позитивного.




Малюнок 49. Діелектрик в електричному полі.


Розглянемо діелектрик вміщений у рівномірне електричне поле з напруженістю Е.

Малюнок 50. Діелектрик в електричному полі.


В зовнішньому електричному полі полярна молекула (диполь) зазнає дії пари сил, яка обертає її так, що електричний момент диполя напрямлений так само, як і напруженість поля.

У неполярних молекулах діелектрика під дією зовнішнього електричного поля відбувається зміщення заряджених частинок уздовж його напрямку, внаслідок чого вони набувають властивостей диполів.

Це явище називається поляризацією діелектрика.
1.2) Поляризованість діелектрика.

Ступінь поляризації оцінюють вектором поляризованості P.



(127)

— геометрична сума електричних моментів молекул/

V — об’єм діелектрика.

Поляризованість тим більша, чим сильніше електричне поле. Залежить вона і від властивостей діелектрика.

Тому поляризованість:



(128)

де — відносна діелектрична сприйнятливість, яка характеризує здатність діелектрика поляризуватись.

Е — напруженість електричного поля.

— електрична постійна.

Внаслідок поляризації диполі розташовуються уздовж ліній напруженості електричного поля.

Електричне поле в діелектрику відповідає загальному заряду частинок: ; воно фізично існує у просторі між молекулами діелектрика. Це поле можна подати як результат накладання двох полів — зовнішнього (напруженість ) і внутрішнього (напруженість ).

Незалежне існування внутрішнього поля дещо умовне, оскільки воно виникає тільки при наявності зовнішнього поля і здебільшого зникає при його відсутності.

Проте є такі діелектрики, які будучи поляризованими зовнішнім електричним полем, зберігають залишкову поляризацію (сегнетоелектрики та електрети).
1.3) Електричне зміщення.
На основі теореми Гауса, для рівномірного поля вільних заряджених частинок:

а для поля в діелектрику:



Знайдемо значення вектора поляризованості P. Електричний момент елементарного поверхневого заряду має значення .



— відстань між пластинками, або товщина діелектрика.

— момент усього об’єму діелектрика.

Отже,



Тоді



(129)

Величина поляризованості дорівнює густині заряду на поверхні діелектрика.

Разом з тим заряд зв’язаних частинок на поверхні діелектрика дорівнює загальному зарядові частинок, які зміщуються в діелектрику крізь будь-яку площину, паралельну обкладкам:



З урахуванням, що





або



— електричне зміщення (130)





— електричне зміщення у вакуумі.

— враховується явище поляризації діелектрика (129)
г) Діелектрична проникність.
При внесенні діелектрика між металеві пластини електричне поле стає слабшим.



— діелектрична проникність речовини (130)

(131)

(132)

відносна діелектрична проникність речовини.



Показує у скільки разів електричне поле в діелектрику слабкіше, ніж у пустоті.


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка