Dielectricilor în câmpul electric - studopediya

2.1.Elektricheskoe câmp în materie. Dielectricilor. Polarizarea dielectricilor. Vectorul de polarizare. Sensibilitatea dielectrică a substanței. Constanta dielectrică a materialului. Polarizabilitatea.

Conform legii de conservare a sarcinii electrice pe corp, în cazul în care nu există nici o taxa de transfer de la alte organisme, nu pot apărea taxa de același semn. În cazul în care o parte a conductorului într-un câmp electric a existat o sarcină electrică pozitivă, pe de altă parte ar trebui să apară egal modulo sarcină electrică negativă.

Dacă electrifica corpul conductor, forțele de repulsie între taxe, cum ar fi, le împinge pe suprafața corpului. Lăsați suprafața conductorului sarcini electrice libere nu pot, deoarece acestea sunt acționat Coulomb forță de atragere a taxelor existente în semn opus conductorul. taxe gratuite nu mai sunt deplasate de-a lungul suprafața corpului conductor în realizarea astfel de distribuție, la care vectorul câmp electric în orice punct perpendicular pe suprafața corpului. Prin urmare, câmpul electric de suprafață a corpului conductor de orice formă este echipotențiale. Toate punctele din conductoare au același potențial egal cu potențialul pe suprafața sa.

Materiale numite dielectrici, care, în condiții normale, nu conduce curentul electric. Conform conceptelor teoriei clasice a dielectricilor constau din molecule neutre electric, astfel încât separarea corpului dielectric într-un câmp electric în două părți, fiecare dintre ele este neutru, deoarece izolator nu conține purtatori de sarcina. Toți electronii sunt legați la atomii lor. rezistența electrică specifică a intervalelor dielectrice (10 6 -10 15) ohm · m. În primă aproximație poate fi considerată o moleculă neutră ca un moment de dipol electric electric. În cazul în care q - sarcina totală a tuturor nucleele atomice ale moleculei - vector trase din „centrul de greutate“ a electronilor din moleculă în centrul sarcinilor pozitive ale nucleelor.

Există trei tipuri de izolatori: non-polare, polare și ionice. Chemat dielectric non-polare cu molecule non-polare, adică, molecule, „centre de greutate“ de sarcini pozitive și negative sunt egale (), iar dipol momente ale moleculelor sunt zero (în absența unui câmp electric extern). Aceasta este o moleculă cu o structură simetrică. Astfel, de exemplu, moleculele de H2. N2. O2. CCl4 și colab. Polar numit dielectric cu molecule polare, adică, molecule cu momente dipol nenule în absența unui câmp electric extern. Aceste molecule au o structură asimetrică, cum ar fi H2O, alcooli, clorura de polivinil, etc. izolatori-NE ionice lyayutsya dielectricilor solide având zăbrele ionice.

E (deformare) polarizare. . E (deformare), polarizarea observată în dielectricilor nepolari. Sub influența unui câmp electric extern moleculele dielectricilor de acest tip este deformat orbitelor elec tronic, adică deplasarea centrelor de sarcini pozitive și negative ale moleculei în raport unul cu altul. Moleculele dobândesc astfel un moment de dipol indus. Moțiunea termică a moleculelor cu nici un efect asupra magnitudinii momentului de dipol al moleculelor și orientarea lor în raport cu câmpul magnetic extern. Să considerăm o polarizare hidrogenului atomic electronic.

atom de hidrogen, plasat într-un câmp electric este deformat, astfel încât centrele de sarcină pozitivă și negativă la o distanță. Care atomul dobândește un moment de dipol. Pe Atracția de electroni forțele pentru a miezului, iar forța exercitată de câmpul electric. În același timp, în cazul în care. Forța F este, prin urmare, centripetă. Din similitudinea triunghiuri și avem. - Coulomb forță, în timp ce câmpuri electrice externe slabe () se obține. Având în vedere această expresie a momentului de dipol al atomului ia forma :. .Velichinu numitul atom polarizabilitatea, E - intensitatea câmpului rezultant egală cu suma vectorială a câmpului extern și câmpul generat de atomii dielectric polarizat. Astfel, a indus momentul de dipol al atomului în câmpurile electrostatice slabe este proporțională cu câmpul rezultant :.

polarizarea dielectricului (vectorul de polarizare) Cantitatea numită număr este egal cu momentul de dipol totală pe unitatea de volum de substanță :.

Pentru vectorul nepolari polarizare dielectric este egal. unde - constanta dielectrică a substanței.

constantă dielectrică - cantitatea adimensională care arată de câte ori câmpul electric este slăbit dielectrici. în care - intensitatea câmpului electric în absența unui dielectric, - intensitatea câmpului electromagnetic în dielectric.

constanta dielectrică este legată de susceptibilitatea dielectric cu următoarea formulă :.

Orientare polarizarea: Atunci când sunt plasate dielectric polar în câmp electrostatic asupra moleculelor dielectrice având un moment de dipol, câmp exercită orientarea acțiune, cu scopul de a poziționa dipol momente ale moleculelor de-a lungul câmpului. Acest lucru previne mișcarea termică aleatorie a moleculelor, provocând o răspândire haotică în direcțiile momentelor dipol. Rezultatul este o orientare preferențială a momentelor dipol de-a lungul câmpului crește odată cu creșterea câmpului și scăderea temperaturii, și dispare atunci când câmpul.

Privind taxele de molecule polare cu un moment de dipol al dielectric prin actul forțelor de câmp, care creează un cuplu în raport cu centrul de dipol (punctul O). urmărește să orienteze le paralel cu câmpul.

polarizare ionică. . polarizarea Ionic se observă în dielectrici solide cu zăbrele ionice. Un astfel de izolator poate fi reprezentat printr-un set de două sublattices, format din ioni pozitivi și negativi. Câmpul electric extern determină deplasarea sublatice încărcat pozitiv în direcția câmpului și împotriva câmpului încărcat negativ. Ca rezultat, napoverhnostyah dielectrică cu cheltuieli legate.

Rezumând, putem spune că polarizarea este un fenomen legat de apariția taxelor pe suprafața izolatorilor plasate într-un câmp electric.

2.2. Teorema Gauss pentru dielectrici. Condițiile de la interfața a două dielectricilor izotrope.

Hraneste câmp electrostatic în vectorul de deplasare dielectric printr-o suprafață închisă arbitrar este egală cu suma algebrică a deținuților în interiorul suprafeței sarcini electrice libere :. în care - suma algebrică a deținuților în suprafața S închisă și seriile electrice disponibile; - componentă a vectorului în direcția normală la suprafață; .

Condițiile de la interfața dintre două medii izotrope dielectrice (și care, permeabilitatea), în absența unor sarcini libere la interfața :. unde - respectiv componentele tangențiale și normale ale vectorilor.

Feroelectricilor - dielectrici având un anumit interval de temperaturi spontane (spontan) polarizabilitate, adică polarizabilitate în absența câmpului electric extern.

În absența unui câmp electric extern este feroelectric, cum ar fi fost un mozaic de domenii - regiuni cu direcții diferite polyarizovinnosti. Deoarece domeniile adiacente, aceste direcții sunt diferite, în general momentul de dipol dielectric este zero. Când se face o feroelectric într-un câmp extern reorientarea dipol momentelor ale domeniilor în domeniu, și astfel apărut poledomenov electrică totală va menține o parte din orientarea lor, precum și la încetarea câmpului extern. Prin urmare, segietoelektriki au valoare anormal de mare constantă di electric (sare Rochelle, de exemplu, 10 4).

Proprietățile feroelectrice sunt puternic dependente de temperatură. Pentru fiecare feroelectric există o anumită temperatură, peste care proprietățile sale neobișnuite dispar, și devine un izolator obișnuit. Această temperatură se numește punctul Curie. De obicei au doar un singur punct Curie feroelectric, excepția este lishsegnetova sare (-18 și + 24 ° C) și un compus izomorfă cu ea. În feroelectricilor din apropierea punctului Curie se observă, de asemenea, o creștere bruscă a capacității de căldură. Transformarea unui material feroelectric într-un izolator convențional, ceea ce se întâmplă la punctul Curie, este însoțită de o tranziție de fază de tip II.

Constanta dielectrică (și deci susceptibilitatea dielectric) feroelectricilor depinde de intensitatea câmpului în material, și alte dielectricilor, aceste valori sunt caracteristici ale substanței.

Pentru dependență neliniară formula feroelectric tipică între intensitatea și vectorii de polarizare. Feroelectric histerezisului dielectric este observat ( „lag“). După cum se vede din figură, cu creșterea intensității câmpului E al electrice crește externe P câmp de polarizare, atingând saturație (curba 1). Reducerea cu descreșterea P E se produce de-a lungul curbei 2, și când E = 0, feroelectric reține polarizarea reziduală Po, adică feroelectric este polarizat în absența unui câmp electric extern. Pentru a distruge polarizarea reziduală, este necesar să se aplice un câmp electric de direcție inversă (-UE). Ec se numește forță coercitivă (de la coercitio - așteptare). Dacă mai multe schimbări E, atunci P 3 variază în curba de histerezis.