2.Поляризация диэлектриков

При внесении в э/поле каких-либо диэлектриков э/оле изм-я.Для выяснения этого вопроса обратимся к опытам. Зарядим электрометр и отметим его показание. Приблизим к электрометру какое-либо незаряж.диэлектр- тело,н-р толстую стекл.

Е/бы вместо диэл.мы приближали к электрометру проводник, то мы наблюдали бы подобное же явление. Нона пров-е возн-т индукц-е з-ды, кот-е и изм-т э/поле. Отсюда м/о заключ., что на диэл. в э/ поле также возн-т з-ды; на ближайшей к телу части диэл. появл-ся зд-ы, разноименные с з-дом влияющего тела, а на удал-ой части диэл. — одноименные заряды (рис. 45).

Появл-е з-дов на диэл. ведет к возник-ю сил, действ-х на диэл., даже е/и они первоначально были не­заряж.. Подвесим на тонкой нити стек­л. или парафиновую палочку (рис. 46) и приблизим к ней заряж шар Палочка начнет поворач-ся и устан-ся св. осью вдоль линий напряж-ти поля, т.е. т.о., что ее ось окажется направл-ой к центру шара. Это свидетель-т о том, что на ближайшей к шару части палочки появ­л-ся з-ды, разноимен. с з-дом шара, а на удаленной части — одноименные,т.е. на первоначально незаря­женных диэлектриках в электрическом поле возникают электрические з-ды.

Рис 49 Модель неполяризованного (а) и поляризованного (б) диэлектрика

На диэл. появл-ся э/полюсы, отчего и самое явление получ. назв-е поляризац. диэл. Зд-ы, возник-е на диэл.в э/поле, мы б/м наз. поляризац-ми зарядами.

Явл-е поляризац. диэл .имеет сходство с индукцией в пров-ках .Но м/у обоими явл-ми им-ся и важ.различие Разъед-я в э/поле пров-к на части, м/о отде­лить друг от друга индукц-е з-ды, и п/э после исчезновения поля разъ­единенные части пров-ка ост-ся за­ряж-ми.

Это различие объясн-ся тew, что в металлах «-»з-д сущ-т в подвижном сост-и в виде электронов провод-сти, кот-е м/т перемещ-ся на значит-е расст-я П/э индукц. з-ды в металлах м/о отделить друг oт друга В диэл. же з-ды обоих знаков связаны друг с другом и м/т т/о смещ-ся на малые расст_я в пределах одной молекулы.

Неполяриз-й диэл. (в отсут-е э/поля) м/о схемат-ки изобразить в виде собрания молекул, в каждой из кот-х рав-е »+» и «-» з-ды распре­делены равномерно по всему объему молекулы (рис 49, а) При поляризац. диэл. з-ды в кажд. молекуле смещ-ся в про­тивополож. стороны, и на одном конце молекулы появл-ся «+»з-д, а на др. — «-» (рис. 49, б),Каждая молекула превращ-ся в э/диполь.

Вектор поляризации.

При поляризац. диэл. кажд. его молекула превращ-ся в Эл/диполь и, следоват-но, приобретает определенный Эл/момент, рав-й p = ql.

При этом вектор смеще­ния l считается направл-м от»-» з-да к «+».

Для количеств-ой харак-ки поляризац. диэл. служит спе­ц-я физ-я величина, назы­в-я поляризованностью-- электрический момент единицы объема диэлектрика. Он ра­вен векторной сумме электрических моментов всех молекул, заклю­ченных в единице объема:(39.1)Е/и диэл. однороден и смещение зарядов l одинаково во всех тxк, то и век-р Р будет одинаков по всему диэл.. Такую поляризацию наз. однородной.

Зная поляризованность Р' , м/о определить поляризац-е з-ды, и наоборот. Б/м считать поляризацию однородной и рас­см.в э/ поле кусок диэл. в виде наклонной призмы с основанием S и ребром L, паралл-ым вектору Р (рис. 51). На одном из оснований призмы появятся »-» поляризац. з-ды с поверхност. плотностью —σ', а на др.«+»з-ды с плотностью +σ', и призма при­обретет эл/момент

Если α — угол м/у направл. нормали к основ. призмы и век-м Р , то V призмы τ равен τ=SLcosα и п/э

Но, с др.стор., эту же велич. м/о выразить ч/з э/момент единицы объема:

Сравнивая оба последних рав-ва:

P_n- проекция в-ра Р на направление внеш. нормали к рассм-ой поверх-ти.

Получ-й рез-т показ-т, что поверхнос. плотность поляризац-х з-в равна нормальной составляющей поляризованности в дан.тчк поверх-ти.Эл/заряд, прошедший ч/з единицу поверх-ти, перпендик-ой к направлению смеще­ния з-дов, равен модулю поляризованности.