Поляризация

Поляризация – смещение зарядов в диэлектрике, под действием внешнего

электрического поля.

• «+» заряды смещаются по полю, «-» - против поля.

• Смещение мало по сравнению с размером молекулы, т.к. внутримолекулярные поля значительно сильнее внешних.

Связанные заряды в диэлектрике

В результате поляризации на поверхности и в объёме диэлектрика появляются нескомпенсированные связанные (или поляризационные) заряды. Пример: плотность зарядов диэлектрика . Тогда:

• В случае однородного диэлектрика появляются только поверхностные связанные заряды.

• Заряды, не входящие в состав диэлектрика, будем называть сторонними

Поле в диэлектрике , где - поле сторонних зарядов , - поле связанных зарядов.

Поляризованость

Поляризованость( ) - дипольный момент единицы объёма вещества.

[ ] = 1 ; = , где - дипольный момент i-й молекулы,

- малый объём вещества

Связь и

Из опытов известно , что для большинства изотропных диэлектриков , где - диэлектрическая восприимчивость вещества.

• зависит от свойств диэлектрика и не зависит от .

Теорема Гаусса для

Теорема Гаусса для : поток сквозь произвольную замкнутую

поверхность S равен взятому с обратным знаком избыточному связанному заряду диэлектрика, заключенному внутри этой поверхности :

Граничные условия для

1,2- граница раздела двух однородных диэлектриков

от 1 к 2

Из ,

, т.е. при переходе через границу раздела нормальная составляющая испытывает разрыв, зависящий от

Если среда 2-вакуум, то где - проекция на (в диэлектрике у границы).

• Знак определяется знаком

• , зависят от всех зарядов (связанных и сторонних).

Вектор . Теорема Гаусса для

, где q и q’ – сторонний и связанный заряды.

Практически это выражение неприменимо., т.к. q’ определяется неизвестным полем .

. Тогда или

- теорема Гаусса для поток вектора сквозь замкнутую

поверхность равен алгебраической сумме сторонних зарядов, заключенных внутри этой поверхности.

Вектор – вспомогательный вектор. [ =

D: 1)не имеет физического смысла;

2)упрощает описание полей в диэлектрике;

3)другие названия: «смещение», «электрическая индукция».

Связь между и

Для изотропных диэлектриков _- . Тогда или , где - диэлектрическая проницаемость вещества.

1) ε - основная характеристика диэлектрических свойств вещества (как и );

2) для веществ ; для вакуума.

3) в изотропных диэлектриках ;

4) поле можно наглядно изобразить с помощью силовых линий. Их направление и

густота определяется так же как и для вектора . Источниками и стоками

являются любые заряды, только сторонние заряды. Через область

нахождения связанных зарядов линии ;

5) из , что и зависят от всех зарядов (сторонних и связанных).