Діелектрики та провідники в електростатичному полі

Содержание

Слайд 2

ПЛАН 1.Діелектрики та їх типи. 2.Поляризація діелектриків. Види поляризації. Вектор поляризації.

ПЛАН

1.Діелектрики та їх типи.
2.Поляризація діелектриків. Види поляризації. Вектор поляризації. Діелектрична сприйнятливість.
3.Електричне

поле в діелектрику. Діелектрична проникність та її фізичний зміст. Зв’язок діелектричної проникності з діелектричною сприйнятливістю.
4.Провідники. Провідники в електричному полі. Електростатична індукція. Розподіл надлишкового заряду в провіднику. Електростатичне поле зарядженого провідника.
5.Електроємність відокремленого провідника. Конденсатори, їх типи та електроємність.
6. Енергія та об’ємна густина енергії електричного поля.
Слайд 3

НА САМОСТІЙНЕ ОПРАЦЮВАННЯ 1. Опрацювати зміст лекції та відповідні розділи у

НА САМОСТІЙНЕ ОПРАЦЮВАННЯ

1. Опрацювати зміст лекції та відповідні розділи у підручниках.
2.

Сегнетоелектрики. Електрети.
3. Електроємність при з’єднанні конденсаторів.
4. Електростатичний захист.
5. Двопровідна лінія в системах зв’язку.
Слайд 4

Діелектрики Термін "діелектрик" (від гр. «діа» –крізь і англ. еlесtrіс –

Діелектрики

Термін "діелектрик" (від гр. «діа» –крізь і англ. еlесtrіс – електричний)

вперше ввів М. Фарадей у 1837 р. для характеристики речовин, в які проникає електричне (електромагнітне) поле. Зазвичай під діелектриками розуміють речовини, практично не проводять електричний струм (в ідеальному випадку – зовсім не проводять). Це зумовлено внутрішньою будовою атомів і молекул діелектриків і, насамперед, відсутністю в них таких зарядів, які б могли під дією поля вільно переміщатись на великі відстані.
Слайд 5

Види діелектриків За характером просторового розміщення заряджених частинок у молекулах діелектрики

Види діелектриків

За характером просторового розміщення заряджених частинок у молекулах діелектрики поділяють

на
Неполярні (наприклад, гази N2, Н2, О2, СО2) – це діелектрики, які мають симетричну будову, тобто у них центри позитивних і негативних зарядів за відсутності електричного поля співпадають.
Полярні (наприклад, гази СО, Н2О, NН3, SО2) – це діелектрики, центри позитивних і негативних зарядів у яких за відсутності електричного поля не співпадають (молекули – електричні диполі).
Іонні (наприклад, NaС1, КС1) – це тверді діелектрики, іонні кристали яких є просторовими гратками з правильним чергуванням іонів різних знаків.
Слайд 6

Електричний диполь

Електричний диполь

 

Слайд 7

Діелектрики в електростатичному полі У зовнішньому електростатичному полі діелектрики поляризуються. Поляризація

Діелектрики в електростатичному полі

У зовнішньому електростатичному полі діелектрики поляризуються.
Поляризація – це

процес орієнтації диполів чи поява під дією електричного поля зорієнтованих за полем диполів.
Відповідно до трьох типів діелектриків (неполярних, полярних та іонних) розрізняють також три види поляризації – електронну, орієнтаційну та іонну.
Слайд 8

Види поляризації 1) електронна (деформаційна) – характерна для неполярних діелектриків, полягає

Види поляризації

1) електронна (деформаційна) – характерна для неполярних діелектриків, полягає у

виникненні у атомів індукованого дипольного моменту за рахунок деформації електронних орбіт;
Слайд 9

Види поляризації 2) орієнтаційна (дипольна) – характерна для полярних діелектриків, полягає

Види поляризації

2) орієнтаційна (дипольна) – характерна для полярних діелектриків, полягає в

орієнтації наявних диполів за полем. Ця орієнтація тим сильніша, чим більша напруженість електричного поля і чим нижча температура;
Слайд 10

Слайд 11

Види поляризації 3) іонна поляризація - полягає у зміщенні підгратки позитивних

Види поляризації

3) іонна поляризація - полягає у зміщенні підгратки позитивних іонів

вздовж поля, а негативних – проти поля, що і призводить до виникнення дипольних моментів.
Слайд 12

Види поляризації Електронна (деформаційна) Орієнтаційна (дипольна) Іонна

Види поляризації

Електронна
(деформаційна)

Орієнтаційна
(дипольна)

Іонна

Слайд 13

Поляризованість

Поляризованість

 

Слайд 14

Діелектрик в електростатичному полі

Діелектрик в електростатичному полі

 

Слайд 15

Діелектрична проникність

Діелектрична проникність

 

Слайд 16

Вектор електричного зміщення

Вектор електричного зміщення

 

Слайд 17

Лінії електричного зміщення

Лінії електричного зміщення

 

Слайд 18

Провідники Провідники – це речовини, що проводять електричний струм. У провідників

Провідники

Провідники – це речовини, що проводять електричний струм.
У провідників є достатня

кількість вільних зарядів– частинок, що можуть вільно переміщатися по всьому об’єму провідника.
Провідники першого роду - метали, в них перенесення зарядів (вільних електронів) не супроводжується хімічними перетвореннями.
Провідники другого роду - розплавлені солі, розчини кислот, в них перенесення зарядів (позитивних і негативних іонів) веде до хімічних змін.
Слайд 19

Провідники в електростатичному полі Під дією зовнішнього електростатичного поля заряджені частинки

Провідники в електростатичному полі

Під дією зовнішнього електростатичного поля заряджені частинки можуть

вільно переміщу-ватись. Рух заряджених частинок провідника, вне-сеного в постійне електростатичне поле, викликає появу короткочасного струму – він триває доки не встановиться рівноважний розподіл зарядів, за якого електростатичне поле всередині провідника зникне.
Слайд 20

Електростатична індукція Таким чином, напруженість електричного поля у всіх точках всередині

Електростатична індукція

Таким чином, напруженість електричного поля у всіх точках всередині провідника

дорівнюватиме нулю, а електричний заряд буде розподілений по поверхні провідника.
Явище перерозподілу поверхневих зарядів на провіднику в зовнішньому електростатичному полі називається електростатичною індукцією.
Слайд 21

Еквіпотенціальність поверхні провідника

Еквіпотенціальність поверхні провідника

 

Слайд 22

Залежність між вектором напруженості та поверхневою густиною заряду

Залежність між вектором напруженості та поверхневою густиною заряду

 

Слайд 23

Електрична ємність відокремленого провідника

Електрична ємність відокремленого провідника

 

Слайд 24

 

 

Слайд 25

Конденсатори Відокремлені провідники мають дуже малу ємність. На практиці ж виникає

Конденсатори

Відокремлені провідники мають дуже малу ємність. На практиці ж виникає потреба

в пристроях, які могли б, маючи невеликі розміри та при невеликому відносно оточуючих тіл потенціалі накопичувати на собі (так би мовити "конденсувати") значні за величиною заряди, тобто мати велику ємність. Такі пристрої називають конденсаторами.
Принцип дії конденсаторів ґрунтується на тому факті, що ємність провідника зростає у випадку наближення до нього інших тіл – внаслідок виникнення на провіднику зарядів, індукованих іншими тілами. Саме тому на практиці застосовуються конденсатори – системи з провідників, розміщених близько один відносно одного.
Слайд 26

Конденсатори Конденсатором називають систему з двох металевих електродів (обкладинок) з однаковими

Конденсатори

Конденсатором називають систему з двох металевих електродів (обкладинок) з однаковими за

модулем, але протилежними за знаком зарядами розміщених на близькій відстані один від одного і розділених шаром діелектрика.
Щоб електричне поле в конденсаторах не змінювалось (або точніше майже не змінювалось) під дією зовнішніх полів, це поле намагаються зосередити у просторі між обкладинками. Цій вимозі задовольняють дві пластини, розміщені близько одна від одної, два коаксіальних циліндри і дві концентричні сфери – за формою обкладинок конденсатори можуть бути плоскі, циліндричні та сферичні.
За природою діелектрика між обкладинками конденсатори можуть бути: повітряні, паперові, слюдяні, керамічні та електролітичні.
Слайд 27

Електроємність конденсаторів

Електроємність конденсаторів

 

Слайд 28

Електроємність конденсаторів

Електроємність конденсаторів

 

Слайд 29

Електроємність конденсаторів

Електроємність конденсаторів

 

Слайд 30

Енергія відокремленого провідника

Енергія відокремленого провідника

 

Слайд 31

Енергія відокремле-ного провідника і конденсатора

Енергія відокремле-ного провідника і конденсатора

 

 

Слайд 32

Густина енергії електостатичного поля

Густина енергії електостатичного поля