Содержание
- 2. 4.1. Поляризация диэлектриков Все известные в природе вещества, в соответствии с их способностью проводить электрический ток,
- 3. В идеальном диэлектрике свободных зарядов, то есть способных перемещаться на значительные расстояния (превосходящие расстояния между атомами),
- 4. Смещение электрических зарядов вещества под действием электрического поля называется поляризацией. Способность к поляризации является основным свойством
- 5. Поляризуемость диэлектрика включает составляющие – электронную, ионную и ориентационную (дипольную).
- 6. Главное в поляризации – смещение зарядов в электростатическом поле. В результате, каждая молекула или атом образует
- 7. Внутри диэлектрика электрические заряды диполей компенсируют друг друга. Но на внешних поверхностях диэлектрика, прилегающих к электродам,
- 8. Обозначим – электростатическое поле связанных зарядов. Оно направлено всегда против внешнего поля Следовательно, результирующее электростатическое поле
- 9. Поместим диэлектрик в виде параллелепипеда в электростатическое поле Электрический момент тела, можно найти по формуле: (7.1.3)
- 10. Введем новое понятие – вектор поляризации – электрический момент единичного объема. (7.1.4) где n – концентрация
- 11. С учетом этого обстоятельства, (7.1.5) (т.к. – объем параллелепипеда). Приравняем (7.1.3.) и (7.1.5) и учтем, что
- 12. Поверхностная плотность поляризационных зарядов равна нормальной составляющей вектора поляризации в данной точке поверхности. Отсюда следует, что
- 13. Вектор поляризации можно представить так: (4.1.7) где – поляризуемость молекул, – диэлектрическая восприимчивость – макроскопическая безразмерная
- 14. Следовательно, и у результирующего поля изменяется, по сравнению с ,только нормальная составляющая. Тангенциальная составляющая поля остается
- 15. Величина характеризует электрические свойства диэлектрика. Физический смысл диэлектрической проницаемости среды ε – величина, показывающая во сколько
- 16. График зависимости напряженности электростатического поля шара от радиуса, с учетом диэлектрической проницаемости двух сред ( и
- 17. 4.2. Различные виды диэлектриков В 1920 г. была открыта спонтанная (самопроизвольная) поляризация. Всю группу веществ, назвали
- 18. Рассмотрим основные свойства сегнетоэлектриков: 1. Диэлектрическая проницаемость ε в некотором температурном интервале велика( ). 2. Значение
- 19. Это свойство называется диэлектрическим гистерезисом Здесь точка а – состояние насыщения.
- 20. 4. Наличие точки Кюри – температуры, при которой (и выше) сегнетоэлектрические свойства пропадают. При этой температуре
- 21. Стремление к минимальной потенциальной энергии и наличие дефектов структуры приводит к тому, что сегнетоэлектрик разбит на
- 22. Среди диэлектриков есть вещества, называемые электреты – диэлектрики, длительно сохраняющие поляризованное состояние после снятия внешнего электростатического
- 23. Пьезоэлектрики Некоторые диэлектрики поляризуются не только под действием электрического поля, но и под действием механической деформации.
- 24. Рис. 4.7 Возможен и обратный пьезоэлектрический эффект: Возникновение поляризации сопровождается механическими деформациями. Если на пьезоэлектрический кристалл
- 25. Сейчас известно более 1800 пьезокристаллов. Все сегнетоэлектрики обладают пьезоэлектрическими свойствами Используются в пьезоэлектрических адаптерах и других
- 26. 4.2.3. Пироэлектрики Пироэлектричество – появление электрических зарядов на поверхности некоторых кристаллов при их нагревании или охлаждении.
- 27. Все пироэлектрики являются пьезоэлектриками, но не наоборот. Некоторые пироэлектрики обладают сегнетоэлектрическими свойствами.
- 28. В качестве примеров использования различных диэлектриков можно привести: сегнетоэлектрики – электрические конденсаторы, ограничители предельно допустимого тока,
- 29. 4.3. Вектор электрического смещения Имеем границу раздела двух сред с ε1 и ε2, так что, ε1
- 30. Главная задача электростатики – расчет электрических полей, то есть в различных электрических аппаратах, кабелях, конденсаторах,…. Эти
- 31. Для упрощения расчетов была введена новая векторная величина – вектор электрического смещения (электрическая индукция). (4.3.1) Из
- 32. Dn1 = Dn2. Таким образом, вектор остается неизменным при переходе из одной среды в другую и
- 33. Зная и ε, легко рассчитывать
- 34. отсюда можно записать: (4.3.3) – вектор поляризации, χ – диэлектрическая восприимчивость среды, характеризующая поляризацию единичного объема
- 35. Для точечного заряда в вакууме Для имеет место принцип суперпозиции, как и для , т.е.
- 36. 4.4. Поток вектора электрического смещения. Теорема Остроградского-Гаусса для вектора Пусть произвольную площадку S пересекают линии вектора
- 37. В однородном электростатическом поле поток вектора равен:
- 38. Теорему Остроградского-Гаусса для вектора D получим из теоремы Остроградского-Гаусса для вектора E :
- 39. Теорема Остроградского-Гаусса для (4.4.1) Поток вектора через любую замкнутую поверхность определяется только свободными зарядами, а не
- 40. 4.5. Изменение и на границе раздела двух диэлектриков Рассмотрим простой случай (рисунок 7.12): два бесконечно протяженных
- 41. Пусть Из п. 4.3 мы знаем, что и
- 42. Образовавшиеся поверхностные заряды изменяют только нормальную составляющую а тангенциальная составляющая остается постоянной, в результате направление вектора
- 43. То есть направление вектора E изменяется: !!!Это закон преломления вектора напряженности электростатического поля!!!
- 44. Рассмотрим изменение вектора D и его проекций и
- 45. Т.к. , то имеем: т.е. – нормальная составляющая вектора не изменяется. т.е. тангенциальная составляющая вектора увеличивается
- 46. закон преломления вектора D .
- 47. Объединим рисунки 4.12 и 4.13 и проиллюстрируем закон преломления для векторов E и D :
- 48. Как видно из рисунка, при переходе из одной диэлектрической среды в другую вектор – преломляется на
- 50. Скачать презентацию