Диэлектрики в электростатическом поле. (Тема 5)

Назовем такие заряды связанными. А заряды, которые не входят в состав

Когда диэлектрик помещают в поле, на его поверхности выступают связанные заряды.
Это

сторонние заряды

связанные заряды

Диэлектрик делается похож на большой диполь.
У него есть дипольный момент.

Есть случаи, когда связанный заряд не только находится на поверхности, но

Как поляризуется диэлектрик?
Есть три основных механизма поляризации:
электронный;
дипольный;
ионный.

Электронная поляризация

Имеет место в диэлектриках с неполярными молекулами.
Это молекулы с симметричным

В поле связанные заряды молекулы смещаются в противоположные стороны.

Молекула приобретает дипольный

Дипольная поляризация

Имеет место в диэлектриках с полярными молекулами.
Такая молекула сразу представляет

Пока нет поля, тепловое движение приводит к хаотической ориентации диполей.

В поле на диполь действует пара сил, которая ориентирует его дипольный

Момент пары стремится повернуть диполь так, чтобы его дипольный момент установился

Ионная поляризация

Происходит в ионных кристаллах, например, NaCl.

Кристаллическая решетка таких кристаллов образована

Поле сдвигает подрешетки в противоположных направлениях, и кристалл поляризуется.

Вектор поляризации

Характеризует степень поляризации диэлектрика.
Равен дипольному моменту единицы объема диэлектрика.

Как у поверхностной плотности зарядов.

Дипольный момент “большого” диполя равен

- поверхностная плот-ность связанных зарядов

Тогда

По модулю вектор

По величине вектор поляризации линейно зависит от напряженности поля в диэлектрике:

-

Восприимчивость показывает, как сильно диэлектрик поляризуется в электрическом поле.

Теорема Гаусса для вектора .

Линии вектора идут внутри диэлектрика. Они начинаются

модуль потока

заряд внутри цилиндрика

Поток отрицателен, т.к. линии входят внутрь поверхности.

Теорема Гаусса: поток вектора поляризации сквозь замкнутую поверхность равен связанному заряду

Чтобы получить эту теорему в локальной форме, надо поделить на объем

дивергенция

объемная плотность заряда

Дивергенция вектора поляризации равна объемной плотности связанного заряда в данной точке,

Электростатическое поле в диэлектрике

Поле снаружи диэлектрика не меняется.
Поле внутри диэлектрика слабее, чем снаружи.
Причина –