3.Электростатическое поле в диэлектрической среде.

3.1. Электрический Диполь

Электрический диполь-это система состоящая из двух точечных элементарных зарядов q>0,-q расстояние между которыми значительно меньше расстоянии от данной системы до рассматриваемых точек ее поля

-

+

q -q

Плечо диполя-это вектор направленный по оси диполя от отрицательного к положительному заряду и равный по модулю расстоянию между ним.

Электрический момент диполя (дипольный электрический момент)-это произведение положительного заряда диполя на его плечо. Молекулу можно рассматривать как электрический диполь в котором заряд q есть суммарный положительный заряд всех атомных ядер в молекуле, а плечо представляет собой вектор проведенный из «центра тяжести» электронов в молекуле «центр тяжести» положительных зарядов атомных ядер.

Неполярный диэлектрик (диэлектрик с неполярными молекулами)- у которого в отсутствии внешнего электростатического поля «центра тяжести» положительные и отрицательные молекулы совпадают.

Для таких диэлектриков плечо и дипольный момент равны 0.

Водород(H₂),азот(N₂)кислород(O₂) –неполярные молекулы.

Во внешнем поле неполярная молекула диэлектрика приобретает дипольный электрический момент пропорциональный напряженности диполя.

, эментарная постоянная , -напряженность поля.

Полярный диэлектрик с полярными молекулами-это диэлектрик атомы которого имеют электроны расположенные не симметрично относительно атомных ядер внешнего поля, «центры тяжести» положительных и отрицательных зарядов не совпадают.

+

Q q

-

-q -q

.В однородном внешнем поле на диполь действует пара сил q –qE, эта пара сил создает момент M .

Внешнее поле стремится развернуть диполь так чтобы его электрический момент совпадал по направлению с напряженностью поля E.

3.2.Поляризация диэлектриков.

Поляризация диэлектрика – это процесс ориентации диполя и появления под действием поля ориентированных по полю диполей .

Различают три вида поляризации:

1) Ориентационная –у полярных диэлектриков внешнее электрическое поле стремится ориентировать диполи по направлению напряженности поля. Поэтому препятствует хаотическое тепловое движение молекул, в итоге совместного действия поля и теплового движения возникает преимущественная ориентация диполя, возрастающая с увеличением напряженности и температуры.

2) Электронная (деформационная ,у не полярных диэлектриков)-под действием электрического поля у молекулы диэлектрика возникают дипольные моменты направленные вдоль т.е. по направлению вектора напряженности. Тепловое движение молекулы не влияет на эту поляризацию.

3) Ионная у кристаллических диэлектриков имеющих кристаллическую решетку, например у поваренной соли NCE.

Электрическое поле вызывает смещение положительных ионов в направлении поля а, отрицательные в противоположную сторону.

Количественной мерой поляризации диэлектрика служит: поляризованность.

Поляризованность (вектор поляризации-это вектор равный отношению электрического дипольного момента малого объема диэлектрика к этому объему.

Электрический дипольный момент i-й молекулы.

Поляризованность не полярного диэлектрика определяется соотношением

, -концентрация молекул, d-дифференциал поляризации.