Электростатическое поле в веществе

много меньше, чем в проводниках);
В диэлектриках существуют связанные заряды (заряды внутри атомов и молекул), способные смещаться на незначительные расстояния.

Общая характеристика диэлектриков

расстояния порядка атомных при внесении диэлектрика во внешнее электрическое поле.

Поляризация диэлектриков

В соответствии с механизмом поляризации диэлектрики делятся три класса:

точечных зарядов +q и –q, находящихся на расстоянии l друг от друга.

l – плечо диполя

Электрический дипольный момент:

Ne), в которых центры положительных и отрицательных зарядов совпадают.

Электронный механизм поляризации

В электрическом поле неполярные молекулы превращаются в диполи, из-за смещения электронной оболочки под действием поля.

в которых центры тяжести положительных и отрицательных зарядов смещены друг относительно друга.

Ориентационный механизм поляризации

молекула H2O

О2-

H+

H+

pi = 10-29 - 10-30 Кл⋅м

противопо-ложного знака.

Ионный механизм

Такой кристалл можно рас-сматривать как две кристаллические подрешетки, состоящие из ионов одного знака, вставленные друг в друга.
В электрическом поле эти решетки смещаются в противоположные стороны.

–

+

противопо-ложных поверхностях и не скомпенсированным дипольным моментом:
Связанные заряды создают свое электрическое поле Е’, противоположное внешнему полю:
Напряженность поля внутри диэлектрика меньше, чем напряженность внешнего поля.

на единицу объема вещества:

.

[Кл/м2]

Опыт: У изотропных однородных диэлектриков любого типа поляризованность связана с напря-женностью поля в той же точке соотношением:

æ – относительная диэлектрическая восприимчивость (безразмерная величина) – зависит от рода вещества.

[1]

[2]

сегнетоэлектрики), для которых [2] не применима, а æ зависит от напряженности поля.

Большинство газов:
æ = 0,0001 ÷ 0,001

Большинство жидких
и твердых диэлектриков:
æ = 1 ÷ 10

Сегнетоэлектрики:
æ >> 1

S равен суммарному свободному заряду q, находящемуся в объёме, ограниченном поверхностью S:

Описание поля в диэлектриках

ε - относительная диэлектрическая проницаемость.

[3]

Вектор электрической индукции (электрического смещения):

[4]

[Кл/м2]

[2], [3]

[5]

жидком безграничном диэлектрике:

Если однородный и изотропный диэлектрик полнос-тью заполняет объём, ограниченный эквипотенциаль-ными поверхностями поля свободных зарядов, то напряжённость поля свободных зарядов и напряжён-ность поля связанных зарядов направлены вдоль одной прямой. В этом случае величина внутри диэлек-трика в ε раз меньше, чем была бы в его отсутствие, т.е. в вакууме.

всюду в проводнике должна быть равна нулю:
Потенциал всех точек проводника должен быть одинаковым:

Электростатическое поле в проводниках

Проводники - вещества, в которых имеются свободные заряды, способные в пределах тела перемещаться на какие угодно расстояния.

формы.

Поверхностная плотность заряда будет больше на выпуклых участках проводника (с малым радиусом кривизны) и меньше – на вогнутых участках:

внесении во внешнее электрическое поле. Перераспределение происходит таким образом, что внутри проводника Е = 0.

Индуцированные заряды

Проводник во внешнем
электрическом поле

электрического поля.

Проводник во внешнем
электрическом поле

окружающей среды.

Электроёмкость уединённого проводника численно равна заряду, изменяющему потенциал проводника на единицу:

Электроёмкость уединённого проводника

Для заряженного проводника

Отношение заряда проводника к его потенциалу q/ϕ является величиной постоянной, не зависящей от q.

1 Фарада (Ф),
1Ф = 1Кл/1В

[6]

друга и разделённых слоем диэлектрика.
Электроёмкость конденсатора – это физическая величина, численно равная отношению заряда q (по абсолютному значению) на одной из обкладок к разности потенциалов между ними U:

Электроёмкость конденсаторов

Ёмкость проводника очень мала, но её можно увеличить, если к нему приблизить другое тело.

[Ф]

[7]

ними;
диэлектрических свойств диэлектрика, между обкладками.

плоский цилиндрический сферический

точечных зарядов

- потенциал поля, создаваемый в месте нахождения заряда qi всеми остальными зарядами