Поляризация диэлектриков. Электрическое поле в диэлектрике

Август 22, 2022

Главная
Физика
Поляризация диэлектриков. Электрическое поле в диэлектрике

Содержание

2. Виды диэлектриков и их поляризация Вектор поляризации Электростатическое поле в диэлектрике Вектор электрического смещения Теорема Гаусса
3. Виды диэлектриков и их поляризация В зависимости от концентрации свободных зарядов тела делятся на: проводники (много
4. Виды диэлектриков Диэлектрики с неполярными молекулами Электронная поляризация Диэлектрики с полярными молекулами Ориентационная поляризация Ионные диэлектрики
5. Диэлектрики с неполярными молекулами Вещества с симметричными молекулами, например, N2, O2 ,CO2. Молекулы не имеют дипольного
6. Электронное облако смещается против поля β – поляризуемость Электронная поляризация Молекула приобретает дипольный момент, направленный по
7. Молекула обладает дипольным моментом (H2O, HCl, SO2) Во внешнем поле момент силы, поворачивает молекулы по полю
8. Ионные диэлектрики и ионная поляризация В ионных диэлектриках (например, NaCl) ионы во внешнем поле слегка смещаются
9. Вектор поляризации (поляризованность) Суммарный дипольный момент единицы объёма вещества называется вектором поляризации: Во внешнем электрическом поле
10. Вектор поляризации – диэлектрическая восприимчивость Для неполярных:
11. анизотропия поляризуемости β дисперсия поляризуемости (зависимость א от частоты) Диэлектрическая восприимчивость א полярных диэлектриков зависит от
12. Электростатическое поле в диэлектрике Полное поле в диэлектрике: Поляризованность диэлектрика: равна поверхностной плотности связанных зарядов q′=
13. Полное поле в диэлектрике: Обозначение:
14. Диэлектрическая проницаемость По определению: Диэлектрическая проницаемость ε показывает, во сколько раз напряжённость электростатического поля уменьшается в
15. Вектор электрического смещения В диэлектрической среде: Вектор электрического смещения одинаков в вакууме и в диэлектрике В
16. Вектор описывает D поле только свободных зарядов Вектор напряжённости поля E описывает суммарное поле свободных и
17. Линии вектора D начинаются и заканчиваются только на свободных зарядах (или в ∞), но не на
18. Связь векторов E, D и P По определению, вектор электрического смещения - это:
19. - это верно и для не параллельных P и E:
20. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике Найдём поток вектора D через произвольную замкнутую поверхность: –
21. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике В процессе поляризации заряд перетекает с левого торца малого
23. Выберем произвольную замкнутую поверхность внутри (в толще) диэлектрика По теореме Гаусса с учётом поляризационных зарядов:
24. Резюме: формулы для поля в диэлектрике
25. Условия на границе раздела диэлектриков По теореме Гаусса: Нормальная составляющая электрического смещения непрерывна на границе диэлектриков
26. Нормальная составляющая напряжённости на границе диэлектриков испытывает разрыв
27. Касательная составляющая напряжённости непрерывна По теореме о циркуляции:
28. Касательная составляющая вектора электрической индукции на границе диэлектриков испытывает разрыв
30. Скачать презентацию

Слайд 2

Виды диэлектриков и их поляризация
Вектор поляризации
Электростатическое поле в диэлектрике
Вектор электрического смещения
Теорема

Гаусса для электростатического поля в диэлектрике
Формулы для поля в диэлектрике
Условия на границе раздела диэлектриков

План

Слайд 3

Виды диэлектриков и их поляризация
В зависимости от концентрации свободных зарядов тела

делятся на:
проводники
(много свободных зарядов)
диэлектрики
(свободных зарядов практически нет)
полупроводники
(свободные заряды есть, но их меньше, чем в проводниках)

Слайд 4

Виды диэлектриков
Диэлектрики с неполярными молекулами
Электронная поляризация
Диэлектрики с полярными молекулами
Ориентационная

поляризация
Ионные диэлектрики
Ионная поляризация
Сегнетоэлектрики

Слайд 5

Диэлектрики с неполярными молекулами
Вещества с симметричными молекулами, например, N2, O2 ,CO2.

Молекулы не имеют дипольного момента

Слайд 6

Электронное облако смещается против поля
β – поляризуемость
Электронная поляризация
Молекула приобретает дипольный

момент, направленный по полю:

Слайд 7

Молекула обладает дипольным моментом (H2O, HCl, SO2)
Во внешнем поле момент силы,

поворачивает молекулы по полю

Диэлектрики с полярными молекулами Ориентационная поляризация

Слайд 8

Ионные диэлектрики и ионная поляризация
В ионных диэлектриках (например, NaCl) ионы во

внешнем поле слегка смещаются в противоположные стороны: положительные – по полю, отрицательные – против поля

Слайд 9

Вектор поляризации (поляризованность)
Суммарный дипольный момент единицы объёма вещества называется вектором

поляризации:

Во внешнем электрическом поле вещество поляризуется – приобретает дипольный момент

Определение:

Для большинства диэлектриков :

Слайд 10

Вектор поляризации
– диэлектрическая восприимчивость
Для неполярных:

Слайд 11

анизотропия поляризуемости β
дисперсия поляризуемости (зависимость א от частоты)
Диэлектрическая восприимчивость

א полярных диэлектриков зависит от температуры:

Замечания по поводу поляризуемости β
и диэлектрической восприимчивости א

Слайд 12

Электростатическое поле в диэлектрике
Полное поле в диэлектрике:
Поляризованность диэлектрика:
равна поверхностной плотности связанных

зарядов

q′= σ′S

Слайд 13

Полное поле в диэлектрике:
Обозначение:

Слайд 14

Диэлектрическая проницаемость
По определению:
Диэлектрическая проницаемость ε показывает, во сколько раз напряжённость электростатического

поля уменьшается в диэлектрике по сравнению с вакуумом

Диэлектрическая проницаемость полярных диэлектриков уменьшается с повышением температуры, поскольку тепловое движение мешает полю упорядочивать диполи-молекулы

Для вакуума по определению ε=1
В любом веществе поле может только ослабляться из-за поляризации: ε>1
Для воды при 200С ε=81

Слайд 15

Вектор электрического смещения
В диэлектрической среде:
Вектор электрического смещения одинаков
в вакууме и

в диэлектрике

В вакууме:

По определению:

Слайд 16

Вектор описывает D поле только свободных зарядов
Вектор напряжённости поля E описывает

суммарное поле свободных и связанных (индуцированных) зарядов, возникших на границе диэлектрика (а в случае неоднородной поляризации – и в объёме тоже) в результате поляризации
Вектор D оказывается удобнее для описания поля во многих задачах
Линии вектора D начинаются и заканчиваются только на свободных зарядах (или в ∞), но не на связанных; а линии вектора E прерываются и свободными, и связанными зарядами

Вектор электрического смещения D

Слайд 17

Линии вектора D начинаются и заканчиваются только на свободных зарядах (или

в ∞), но не на связанных

Линии векторов E и D

Линии вектора E прерываются и свободными, и связанными зарядами

Слайд 18

Связь векторов E, D и P
По определению,
вектор электрического
смещения

- это:

Слайд 19

- это верно и для не параллельных P и E:

Слайд 20

Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике
Найдём поток вектора D через

произвольную замкнутую поверхность:

– это теорема Гаусса:

Поток вектора электрического смещения D
через произвольную замкнутую поверхность
равен алгебраической сумме электрических
зарядов, охваченных этой поверхностью

Слайд 21

Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике
В процессе поляризации заряд перетекает

с левого торца малого объёма на правый через площадку ΔS

Слайд 22

Слайд 23

Выберем произвольную замкнутую поверхность внутри (в толще) диэлектрика
По теореме Гаусса с

учётом поляризационных зарядов:

Слайд 24

Резюме: формулы для поля в диэлектрике

Слайд 25

Условия на границе раздела диэлектриков
По теореме Гаусса:
Нормальная составляющая электрического смещения непрерывна

на границе диэлектриков

Слайд 26

Нормальная составляющая напряжённости на границе диэлектриков испытывает разрыв

Слайд 27

Касательная составляющая напряжённости непрерывна
По теореме о циркуляции:

Слайд 28

Поляризация диэлектриков. Электрическое поле в диэлектрике

Содержание

Виды диэлектриков и их поляризацияВектор поляризацииЭлектростатическое поле в диэлектрикеВектор электрического смещенияТеорема

Виды диэлектриков и их поляризацияВ зависимости от концентрации свободных зарядов тела

Виды диэлектриковДиэлектрики с неполярными молекулами Электронная поляризацияДиэлектрики с полярными молекулами Ориентационная

Диэлектрики с неполярными молекуламиВещества с симметричными молекулами, например, N2, O2 ,CO2.

Электронное облако смещается против поля β – поляризуемостьЭлектронная поляризацияМолекула приобретает дипольный

Молекула обладает дипольным моментом (H2O, HCl, SO2)Во внешнем поле момент силы,

Ионные диэлектрики и ионная поляризацияВ ионных диэлектриках (например, NaCl) ионы во

Вектор поляризации (поляризованность) Суммарный дипольный момент единицы объёма вещества называется вектором

Вектор поляризации– диэлектрическая восприимчивость Для неполярных:

анизотропия поляризуемости βдисперсия поляризуемости (зависимость א от частоты) Диэлектрическая восприимчивость

Электростатическое поле в диэлектрикеПолное поле в диэлектрике:Поляризованность диэлектрика:равна поверхностной плотности связанных

Полное поле в диэлектрике:Обозначение:

Диэлектрическая проницаемостьПо определению:Диэлектрическая проницаемость ε показывает, во сколько раз напряжённость электростатического

Вектор электрического смещенияВ диэлектрической среде:Вектор электрического смещения одинаков в вакууме и

Вектор описывает D поле только свободных зарядовВектор напряжённости поля E описывает