| Предыдущая версия справа и слева
Предыдущая версия
Следующая версия
|
Предыдущая версия
|
lab1:dielectrics_in_an_electric_field [2018/11/26 12:53]
root_s |
lab1:dielectrics_in_an_electric_field [2019/08/28 16:05] (текущий)
root_s |
| | =====Диэлектрики в электрическом поле===== |
| | |
| //Диэлектриками// называются вещества, не проводящие электрического тока. В них отсутствуют свободные электрические заряды. | //Диэлектриками// называются вещества, не проводящие электрического тока. В них отсутствуют свободные электрические заряды. |
| По своим электрическим свойствам молекулы диэлектрика эквивалентны электрическим диполям с моментом $p_e = q\cdot l$, где $q$ --- суммарная величина положительных (или равных им отрицательных) зарядов молекулы, $l$ --- расстояние между центрами тяжести положительных и отрицательных зарядов. Если в отсутствие внешнего электрического поля $l = 0$, то диэлектрики называются //неполярными//; если в тех же условиях $l \neq 0$, то диэлектрики называются //полярными//. | По своим электрическим свойствам молекулы диэлектрика эквивалентны электрическим диполям с моментом $p_e = q\cdot l$, где $q$ --- суммарная величина положительных (или равных им отрицательных) зарядов молекулы, $l$ --- расстояние между центрами тяжести положительных и отрицательных зарядов. Если в отсутствие внешнего электрического поля $l = 0$, то диэлектрики называются //неполярными//; если в тех же условиях $l \neq 0$, то диэлектрики называются //полярными//. |
| |
| В молекулах неполярных диэлектриков ($\text{H}_2, \text{N}_2, \text{CCl}_4$, углеводороды и др.) центры тяжести положительных и отрицательных зарядов в отсутствие внешнего поля совпадают и дипольный момент молекулы равен нулю. При помещении таких диэлектриков во внешнее электрическое поле происходит деформация молекулы (атома) и возникает //индуцированный дипольный электрический момент// молекулы (**индуцированный**, или **квазиупругий, диполь**), пропорциональный напряженности поля $\vec Е$: | В молекулах неполярных диэлектриков ($\text{H}_2, \text{N}_2, \text{CCl}_4$, углеводороды и др.) центры тяжести положительных и отрицательных зарядов в отсутствие внешнего поля совпадают и дипольный момент молекулы равен нулю. При помещении таких диэлектриков во внешнее электрическое поле происходит деформация молекулы (атома) и возникает //индуцированный дипольный электрический момент// молекулы (**индуцированный**, или **квазиупругий, диполь**), пропорциональный напряженности поля $\vec Е$: |
| | $$\vec p_e = \varepsilon _0 \alpha \vec E \ \ (СИ), \ \ \ \ \ (31)$$ |
| $\vec p_e = \varepsilon _0 \alpha \vec E$ (СИ), (31) | $$\vec p_e = \alpha \vec E \ \ (СГС), \ \ \ \ \ (31а)$$ |
| | |
| $\vec p_e = \alpha \vec E$ (СГС), (31а) | |
| где $\alpha $ --- //коэффициент поляризуемости// (**поляризуемость**) молекулы или атома, $\varepsilon _0$ --- электрическая постоянная. Тепловое движение молекул неполярных диэлектриков не влияет на возникновение у них дипольных моментов: $\alpha $ не зависит от температуры. | где $\alpha $ --- //коэффициент поляризуемости// (**поляризуемость**) молекулы или атома, $\varepsilon _0$ --- электрическая постоянная. Тепловое движение молекул неполярных диэлектриков не влияет на возникновение у них дипольных моментов: $\alpha $ не зависит от температуры. |
| |
| |
| На жесткий диполь с электрическим моментом $\vec{p_e}$, помещенный во внешнее однородное электрическое поле $\vec Е$, действует пара сил с моментом $\vec M$ | На жесткий диполь с электрическим моментом $\vec{p_e}$, помещенный во внешнее однородное электрическое поле $\vec Е$, действует пара сил с моментом $\vec M$ |
| | $$\vec M =[\vec{p_e}\times \vec E], \ \ \ \ \ (32)$$ |
| $\vec M =[\vec{p_e}\times \vec E]$, (32) | |
| стремящаяся повернуть диполь в направлении вектора напряженности поля. | стремящаяся повернуть диполь в направлении вектора напряженности поля. |
| |
| Для малых полей и изотропного вещества, не обладающего сегнетоэлектрическими свойствами, вектор $\vec D$ в веществе связан с напряженность внешнего поля $\vec E$ соотношением | Для малых полей и изотропного вещества, не обладающего сегнетоэлектрическими свойствами, вектор $\vec D$ в веществе связан с напряженность внешнего поля $\vec E$ соотношением |
| | $$\vec D = \varepsilon \vec E, \ \ \ \ \ (33)$$ |
| $\vec D = \varepsilon \vec E$, (33) | |
| где $\varepsilon $ --- диэлектрическая постоянная вещества. С помощью вектора $\vec p$ величина $ \vec D$ может быть выражена следующим образом: | где $\varepsilon $ --- диэлектрическая постоянная вещества. С помощью вектора $\vec p$ величина $ \vec D$ может быть выражена следующим образом: |
| | $$\vec D = \vec E + 4\pi \vec p, \ \ \ \ \ (34)$$ |
| $\vec D = \vec E + 4\pi \vec p$, (34) | |
| Явление электростатической индукции подробно описано в книгах | Явление электростатической индукции подробно описано в книгах |
| * //Мешков И.Н., Чириков Б.В.// Электромагнитное поле. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1987. Т. 1. | * [[https://drive.google.com/a/nsu.ru/file/d/13t-3LV9IUzhhc01PLtfKTPEEo88jDYQZ/view?usp=drivesdk|Мешков И.Н., Чириков Б.В. Электромагнитное поле. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1987. Т. 1.]] |
| * //Парселл Э.// Берклеевский курс физики. М.: Наука, 1983. Т. 2 Электричество и магнетизм. | * [[https://drive.google.com/a/nsu.ru/file/d/1s6ljE8KP6-sKVODohmGqI0KtphNOlPjc/view?usp=drivesdk|Парселл Э. Берклеевский курс физики. М.: Наука, 1983. Т. 2 Электричество и магнетизм.]] |
| * //Сивухин Д.В.// Общий курс физики. М.: Физматлит: Изд-во МФТИ, 2002. Т. 3: Электричество. | * [[https://drive.google.com/a/nsu.ru/file/d/1vr9Z94NNmJZFvWRayKXm0q8ucBa7x7nw/view?usp=drivesdk|Сивухин Д.В. Общий курс физики. М.: Физматлит: Изд-во МФТИ, 2002. Т. 3: Электричество.]] |
| * //Путилов К.А.// Курс физики. Т. 2: Учение об электричестве. Москва, 1963. | * [[https://drive.google.com/a/nsu.ru/file/d/1UVfJp-IXnkrszQCNKrEg_rMYsKgiHpFd/view?usp=drivesdk|Путилов К.А.// Курс физики. Т. 2: Учение об электричестве. Москва, 1963.]] |
| |
| Далее [[Experimental_Conditions|Условия проведения экспериментов]] | Далее [[Experimental_Conditions|Условия проведения экспериментов]] |
| |