Диэлектрики в электростатическом поле

Август 8, 2022

Главная
Физика
Диэлектрики в электростатическом поле

Содержание

2. 4.1. Поляризация диэлектриков Все вещества, в соответствии с их способностью проводить электрический ток, делятся на три
3. В идеальном диэлектрике нет свободных зарядов способных перемещаться на значительные расстояния Смещение электрических зарядов вещества под
4. Поляризация разделяется на: электронную, ионную и ориентационную (дипольную).
5. Главное в поляризации – смещение зарядов в электростатическом поле. В результате, каждая молекула или атом образует
6. Внутри диэлектрика электрические заряды диполей компенсируют друг друга. Но на внешних поверхностях диэлектрика, прилегающих к электродам,
7. – электростатическое поле связанных зарядов. - внешнее поле Результирующее электростатическое поле внутри диэлектрика
8. Поместим диэлектрик в виде параллелепипеда в электростатическое поле Электрический момент тела: – поверхностная плотность связанных зарядов.
9. Вектор поляризации – электрический момент единичного объема. где n – концентрация молекул в единице объема, –
10. Поверхностная плотность поляризационных зарядов равна нормальной составляющей вектора поляризации в данной точке поверхности. Индуцированное в диэлектрике
11. Вектор поляризации можно представить так: где – поляризуемость молекул, – диэлектрическая восприимчивость – макроскопическая безразмерная величина,
12. У результирующего поля изменяется только нормальная составляющая. Тангенциальная составляющая поля остается без изменения. В векторной форме
13. Величина характеризует электрические свойства диэлектрика. Физический смысл диэлектрической проницаемости среды ε – величина, показывающая во сколько
14. График зависимости напряженности электростатического поля шара от радиуса, с учетом диэлектрической проницаемости двух сред показан на
15. 4.2. Различные виды диэлектриков В 1920 г. была открыта спонтанная (самопроизвольная) поляризация. Всю группу веществ, назвали
16. Основные свойства сегнетоэлектриков: 1. Диэлектрическая проницаемость ε в некотором температурном интервале велика( ). 2. Значение ε
17. Это свойство называется диэлектрическим гистерезисом Здесь точка а – состояние насыщения.
18. Домены: минимальная потенциальная энергия и дефекты структуры электреты – диэлектрики, длительно сохраняющие поляризованное состояние после снятия
19. Пьезоэлектрики Некоторые диэлектрики поляризуются не только под действием электрического поля, но и под действием механической деформации.
20. Обратный пьезоэлектрический эффект: Если на пьезоэлектрический кристалл подать напряжение, то возникнут механические деформации кристалла, причем, деформации
21. 4.2.3. Пироэлектрики Пироэлектричество – появление электрических зарядов на поверхности некоторых кристаллов при их нагревании или охлаждении.
22. Примеры использования: сегнетоэлектрики – электрические конденсаторы, ограничители предельно допустимого тока, позисторы, запоминающие устройства; пьезоэлектрики – генераторы
23. 4.3. Вектор электрического смещения Имеем границу раздела двух сред с ε1 и ε2, так что, ε1
24. вектор электрического смещения (электрическая индукция). E1ε1 = ε2E2 тогда ε0ε1E1 = ε0ε2E2 отсюда и Dn1 =
25. Dn1 = Dn2. Таким образом, вектор остается неизменным при переходе из одной среды в другую и
26. Зная и ε, легко рассчитывать - вектор поляризации, χ – диэлектрическая восприимчивость среды
27. Для точечного заряда в вакууме Для имеет место принцип суперпозиции, как и для , т.е.
28. 4.4. Поток вектора электрического смещения. Пусть произвольную площадку S пересекают линии вектора электрического смещения под углом
30. Скачать презентацию

Слайд 2

4.1. Поляризация диэлектриков
Все вещества, в соответствии с их способностью проводить электрический

ток, делятся на
три основных класса:
диэлектрики
полупроводники
проводники

Слайд 3

В идеальном диэлектрике нет свободных зарядов способных перемещаться на значительные расстояния
Смещение

электрических зарядов вещества под действием электрического поля называется поляризацией.

Слайд 4

Поляризация разделяется на: электронную, ионную и ориентационную (дипольную).

Слайд 5

Главное в поляризации – смещение зарядов в электростатическом поле. В результате,

каждая молекула или атом образует электрический момент Р

Слайд 6

Внутри диэлектрика электрические заряды диполей компенсируют друг друга. Но на внешних

поверхностях диэлектрика, прилегающих к электродам, появляются заряды противоположного знака (поверхностно связанные заряды).

Слайд 7

– электростатическое поле связанных зарядов.
- внешнее поле
Результирующее

электростатическое поле внутри диэлектрика

Слайд 8

Поместим диэлектрик в виде параллелепипеда в электростатическое поле
Электрический момент тела:
–

поверхностная плотность связанных зарядов.

Слайд 9

Вектор поляризации – электрический момент единичного объема.
где n – концентрация

молекул в единице объема,
– электрический момент одной молекулы.

Слайд 10

Поверхностная плотность поляризационных зарядов равна нормальной составляющей вектора поляризации в данной

точке поверхности.
Индуцированное в диэлектрике электростатическое поле E' будет влиять только на нормальную составляющую вектора напряженности электростатического поля .

Слайд 11

Вектор поляризации можно представить так:
где – поляризуемость молекул,
– диэлектрическая

восприимчивость – макроскопическая безразмерная величина, характеризующая поляризацию единицы объема.

Слайд 12

У результирующего поля изменяется только нормальная составляющая. Тангенциальная составляющая поля остается

без изменения.
В векторной форме результирующее поле можно представить так:
Результирующая электростатического поля в диэлектрике равно внешнему полю, деленному на диэлектрическую проницаемость среды ε:

Слайд 13

Величина характеризует электрические свойства диэлектрика.
Физический смысл диэлектрической проницаемости среды ε

– величина, показывающая во сколько раз электростатическое поле внутри диэлектрика меньше, чем в вакууме:

Слайд 14

График зависимости напряженности электростатического поля шара от радиуса, с учетом диэлектрической

проницаемости двух сред показан на рисунке
Как видно из рисунка, напряженность поля изменяется скачком при переходе из одной среды в другую .

Слайд 15

4.2. Различные виды диэлектриков
В 1920 г. была открыта спонтанная (самопроизвольная) поляризация.
Всю

группу веществ, назвали сегнетоэлектрики (или ферроэлектрики).
Все сегнетоэлектрики обнаруживают резкую анизотропию свойств

Слайд 16

Основные свойства сегнетоэлектриков:
1. Диэлектрическая проницаемость ε в некотором температурном интервале велика(

).
2. Значение ε зависит не только от внешнего поля E0, но и от предыстории образца.
3. Диэлектрическая проницаемость ε (а следовательно, и Р ) – нелинейно зависит от напряженности внешнего электростатического поля (нелинейные диэлектрики).
4. Наличие точки Кюри – температуры, при которой (и выше) сегнетоэлектрические свойства пропадают. При этой температуре происходит фазовый переход 2-го рода.
Например, титанат бария: 133º С; сегнетова соль: – 18 + 24º С;

Слайд 17

Это свойство называется диэлектрическим гистерезисом
Здесь точка а – состояние насыщения.

Слайд 18

Домены:
минимальная потенциальная энергия и
дефекты структуры
электреты – диэлектрики, длительно сохраняющие поляризованное

состояние после снятия внешнего электростатического поля (аналоги постоянных магнитов).

Слайд 19

Пьезоэлектрики
Некоторые диэлектрики поляризуются не только под действием электрического поля, но

и под действием механической деформации.
Это явление называется пьезоэлектрическим эффектом.
Явление открыто братьями Пьером и Жаком Кюри в 1880 году.
Если на грани кристалла наложить металлические электроды (обкладки) то при деформации кристалла на обкладках возникнет разность потенциалов.

Слайд 20

Обратный пьезоэлектрический эффект:
Если на пьезоэлектрический кристалл подать напряжение, то возникнут механические

деформации кристалла, причем, деформации будут пропорциональны приложенному электрическому полю Е0.

Слайд 21

4.2.3. Пироэлектрики
Пироэлектричество – появление электрических зарядов на поверхности некоторых кристаллов при

их нагревании или охлаждении.
При нагревании один конец диэлектрика заряжается положительно, а при охлаждении он же – отрицательно.

Слайд 22

Примеры использования:
сегнетоэлектрики – электрические конденсаторы, ограничители предельно допустимого тока, позисторы, запоминающие

устройства;
пьезоэлектрики – генераторы ВЧ и пошаговые моторы, микрофоны, наушники, датчики давления, частотные фильтры, пьезоэлектрические адаптеры;
пироэлектрики – позисторы, детекторы ИК-излучения, болометры (датчики инфракрасного излучения), электрооптические модуляторы.

Слайд 23

4.3. Вектор электрического смещения
Имеем границу раздела двух сред с ε1 и

ε2, так что, ε1 < ε2

Напряженность электрического поля E изменяется скачком при переходе из одной среды в другую.

Слайд 24

вектор электрического смещения (электрическая индукция).
E1ε1 = ε2E2 тогда ε0ε1E1 = ε0ε2E2

отсюда и

Dn1 = Dn2.

Слайд 25

Dn1 = Dn2.
Таким образом, вектор остается неизменным при переходе из одной

среды в другую и это облегчает расчет

Слайд 26

Зная и ε, легко рассчитывать
- вектор поляризации,
χ – диэлектрическая восприимчивость

среды

Слайд 27

Для точечного заряда в вакууме
Для имеет место принцип суперпозиции, как

и для , т.е.

Слайд 28

4.4. Поток вектора электрического смещения.
Пусть произвольную площадку S пересекают линии вектора

электрического смещения под углом α к нормали:

Диэлектрики в электростатическом поле

Содержание

4.1. Поляризация диэлектриковВсе вещества, в соответствии с их способностью проводить электрический

В идеальном диэлектрике нет свободных зарядов способных перемещаться на значительные расстоянияСмещение

Поляризация разделяется на: электронную, ионную и ориентационную (дипольную).

Главное в поляризации – смещение зарядов в электростатическом поле. В результате,

Внутри диэлектрика электрические заряды диполей компенсируют друг друга. Но на внешних

– электростатическое поле связанных зарядов. - внешнее поле Результирующее

Поместим диэлектрик в виде параллелепипеда в электростатическое поле Электрический момент тела:–

Вектор поляризации – электрический момент единичного объема. где n – концентрация

Поверхностная плотность поляризационных зарядов равна нормальной составляющей вектора поляризации в данной

Вектор поляризации можно представить так:где – поляризуемость молекул, – диэлектрическая

У результирующего поля изменяется только нормальная составляющая. Тангенциальная составляющая поля остается

Величина характеризует электрические свойства диэлектрика. Физический смысл диэлектрической проницаемости среды ε

График зависимости напряженности электростатического поля шара от радиуса, с учетом диэлектрической

4.2. Различные виды диэлектриковВ 1920 г. была открыта спонтанная (самопроизвольная) поляризация.Всю

Основные свойства сегнетоэлектриков:1. Диэлектрическая проницаемость ε в некотором температурном интервале велика(

Это свойство называется диэлектрическим гистерезисом Здесь точка а – состояние насыщения.

Домены:минимальная потенциальная энергия и дефекты структурыэлектреты – диэлектрики, длительно сохраняющие поляризованное

ПьезоэлектрикиНекоторые диэлектрики поляризуются не только под действием электрического поля, но

Обратный пьезоэлектрический эффект:Если на пьезоэлектрический кристалл подать напряжение, то возникнут механические

4.2.3. ПироэлектрикиПироэлектричество – появление электрических зарядов на поверхности некоторых кристаллов при

Примеры использования:сегнетоэлектрики – электрические конденсаторы, ограничители предельно допустимого тока, позисторы, запоминающие

4.3. Вектор электрического смещенияИмеем границу раздела двух сред с ε1 и

вектор электрического смещения (электрическая индукция).E1ε1 = ε2E2 тогда ε0ε1E1 = ε0ε2E2

Dn1 = Dn2.Таким образом, вектор остается неизменным при переходе из одной

Зная и ε, легко рассчитывать- вектор поляризации, χ – диэлектрическая восприимчивость

Для точечного заряда в вакууме Для имеет место принцип суперпозиции, как

4.4. Поток вектора электрического смещения.Пусть произвольную площадку S пересекают линии вектора

Похожие презентации