Проводники и диэлектрики в электрическом поле.

Напряженность и потенциал электрического поля в вакууме зависят от величины и характера распределения электрического заряда, формы тела, несущего заряд. Характеристики электрического поля в пространстве, заполненным веществом, зависят и от свойств вещества, так как электрическое поле воздействует на вещество, а оно в свою очередь, определенным образом изменяет электрическое поле.

Проводники в электрическом поле.

Под действием внешнего электрического поля с напряженностью Е в металлическом теле свободные электроны перемещаются к одной поверхности , которая получает отрицательный заряд. Противоположная поверхность заряжается положительно (явление электростатической индукции).

В результате разделения зарядов в проводнике создается внутреннее электрическое поле с напряженностью Е , направленное противоположно внешнему. Движение свободных электронов в проводнике кратковременно. Пока напряженности внешнего и внутреннего полей не уравняется.

При равенстве Е = Е результирующая напряженность поля равна нулю. Напряжение между двумя любыми точками проводника также равно нулю. Т.е. его потенциал во всех точках один и тот же. => , при наличии в проводнике свободных носителей заряда электростатическое поле в нем существовать не может.

Если в электрическое поле поместить проводник с полостью внутри, то в этом случае заряженные частицы будут только на его поверхности , а внутри металла и полости электрическое поле отсутствует.

Электрическое поле в однородном диэлектрике.

По сравнению с проводниками количество свободных заряженных частиц в единице объема диэлектрика очень мало. Поэтому при наличии внешнего электрического поля направленным движением свободных заряженных частиц можно пренебречь и считать, что в диэлектрике преобладают явления электростатические.

Различают диэлектрики с полярными и неполярными молекулами. Полярные молекулы в электрическом отношении можно рассматривать как электрический диполь.

- электрический диполь – это совокупность двух частиц с электрическими зарядами, равными по величине и противоположными по знаку.

Во внешнем электрическом поле диполь испытывает действие пары сил, которая поворачивает её так, что электрический момент оказывается направленным также. Как и напряженность поля.

В неполярных молекулах диэлектрика под действием внешнего электрического поля заряженные частицы смещаются вдоль направления вектора напряженности. В результате чего молекулы приобретают свойство диполей.

Это явление ограниченного смещения заряженных частиц в молекуле или изменения ориентации дипольных молекул в диэлектрике под действием электрического напряжения называется поляризацией диэлектрика.

Величина характеризующая свойства диэлектрика называется абсолютной диэлектрической проницаемостью.

Основные электрические свойства диэлектриков.

Любое, даже самое простое электрическое устройство нельзя построить без диэлектрических материалов. Большинство их применяют для изоляции.

Между электропроводными участками. С разными электрическими потенциалами. Имеется электрическое поле. Следовательно, диэлектрические материалы находятся под действием этого электрического поля или, как говорят, «несут электрическую нагрузку».

Напряженность электрического поля в диэлектрике зависит от напряжения между проводниками (электродами), расстояния между ними. Формы и размеров электродов. Величины диэлектрической проницаемости.

Электрическую нагрузку изоляции оценивают величиной напряженности электрического поля в ней. Если напряженность электрического поля превысит некоторую критическую величину. То диэлектрик теряет электроизоляционные свойства. Это явление называют пробоем диэлектрика, а величину напряжения, при котором оно происходит, - пробивным напряжением.

Величина напряженности электрического поля, соответствующая пробивному напряжению называется электрической прочностью диэлектрика.

Пробой электрической изоляции обусловлен многими факторами и в зависимости от того, какие из них преобладают, различают электрический . электротепловой, электрохимический пробои.