--> Ïîëÿðèçàöèÿ äèýëåêòðèêîâ. Ôèçèêà 10-11 êë.
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Ýëåêòðîäèíàìèêà. Ôèçèêà 10-11 êë. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 1. Ýëåêòðîñòàòèêà

 


1.15. Ïîëÿðèçàöèÿ äèýëåêòðèêîâ (îêîí÷àíèå)

Äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü è ïîëÿðèçóåìîñòü äèýëåêòðèêà

ïîëå âíóòðè äèýëåêòðèêà

Ñâÿçàííûé ïîâåðõíîñòíûé çàðÿä ñîçäàåò ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå íàïðÿæåííîñòüþ ', íàïðàâëåííîé â äèýëåêòðèêå ïðîòèâ íàïðÿæåííîñòè âíåøíåãî ïîëÿ 0 çàðÿäîâ íà ïëàñòèíàõ (ðèñ. 1.62). Èç-çà ýòîãî ïîëå âíóòðè äèýëåêòðèêà îñëàáëÿåòñÿ. Ñòåïåíü îñëàáëåíèÿ ïîëÿ çàâèñèò îò ñâîéñòâ äèýëåêòðèêà.

Åñëè íàïðÿæåííîñòü ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ âíóòðè äèýëåêòðèêà îáîçíà÷èòü ÷åðåç Å, òî

Å = Å0 - Å'             (1.15.1)

(ñì. ðèñ. 1.62). Íàïðÿæåííîñòü Å' îïðåäåëÿåòñÿ ïîâåðõíîñòíîé ïëîòíîñòüþ çàðÿäà σ'. Ýòîò çàðÿä íàõîäèòñÿ íà äâóõ ïðîòèâîïîëîæíûõ ïîâåðõíîñòÿõ äèýëåêòðèêà.

Êàæäàÿ ïîâåðõíîñòü ñîçäàåò ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå íàïðÿæåííîñòüþ Å'1 = 2π|σ'| (â àáñîëþòíîé ñèñòåìå åäèíèö). Íàïðÿæåííîñòè ïîëåé îò îòðèöàòåëüíî è ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííûõ ïîâåðõíîñòåé âíóòðè äèýëåêòðèêà ñîâïàäàþò ïî íàïðàâëåíèþ. Ïîýòîìó

Å' = 4π|σ'|.                     (1.15.2)

Ïëîòíîñòü ïîâåðõíîñòíîãî çàðÿäà çàâèñèò îò ñâîéñòâ äèýëåêòðèêà è íàïðÿæåííîñòè Å ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ âíóòðè íåãî. Ïðè Å = 0 σ' òàêæå ðàâíà íóëþ. Îïûò ïîêàçûâàåò, ÷òî äëÿ ìíîãèõ äèýëåêòðèêîâ ïëîòíîñòü ïîâåðõíîñòíîãî çàðÿäà ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíà íàïðÿæåííîñòè ïîëÿ*:

|σ'| = αE.                     (1.15.3)

    * Íàäî èìåòü â âèäó, ÷òî ñìåùåíèå çàðÿäîâ â äèýëåêòðèêå íåïîñðåäñòâåííî îïðåäåëÿåòñÿ ïîëåì âíóòðåííåãî ñ íàïðÿæåííîñòüþ , à íå âíåøíèì ïîëåì ñ íàïðÿæåííîñòüþ 0.

Êîýôôèöèåíò ïðîïîðöèîíàëüíîñòè α íàçûâàåòñÿ ïîëÿðèçóåìîñòüþ äèýëåêòðèêà èëè åãî äèýëåêòðè÷åñêîé âîñïðèèì÷èâîñòüþ. Îí õàðàêòåðèçóåò ýëåêòðè÷åñêèå ñâîéñòâà äèýëåêòðèêà è ïðîñòûì îáðàçîì ñâÿçàí ñ äèýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòüþ ε. Íàéäåì ýòó ñâÿçü. Ïîäñòàâèâ âûðàæåíèå (1.15.3) â ôîðìóëó (1.15.2), ïîëó÷èì çíà÷åíèå íàïðÿæåííîñòè ïîëÿ ñâÿçàííûõ çàðÿäîâ â çàâèñèìîñòè îò íàïðÿæåííîñòè ïîëÿ âíóòðè äèýëåêòðèêà:

Å' = 4παÅ.                     (1.15.4)

Åñëè òåïåðü ïîäñòàâèòü âûðàæåíèå (1.15.4) â ñîîòíîøåíèå (1.15.1), òî ìîæíî âûðàçèòü íàïðÿæåííîñòü ïîëÿ â äèýëåêòðèêå ÷åðåç íàïðÿæåííîñòü âíåøíåãî ïîëÿ:

Ñòîÿùàÿ â çíàìåíàòåëå âåëè÷èíà õàðàêòåðèçóåò ñòåïåíü îñëàáëåíèÿ ïîëÿ; îíà ïîêàçûâàåò, âî ñêîëüêî ðàç óìåíüøàåòñÿ íàïðÿæåííîñòü ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ â îäíîðîäíîì äèýëåêòðèêå. Ýòî è åñòü äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü ñðåäû (ñì. § 1.4):

ε = 1 + 4πα.                     (1.15.6)

Òàêèì îáðàçîì, äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü è ïîëÿðèçóåìîñòü ÿâëÿþòñÿ ýêâèâàëåíòíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè ýëåêòðè÷åñêèõ ñâîéñòâ ñðåäû.

Ñåãíåòîýëåêòðèêè

Îòìåòèì â çàêëþ÷åíèå, ÷òî, êðîìå ïîëÿðíûõ è íåïîëÿðíûõ äèýëåêòðèêîâ, ñóùåñòâóåò åùå îäèí òèï äèýëåêòðèêîâ, êîòîðûå íàçûâàþò ñåãíåòîýëåêòðèêàìè. Ýòè âåùåñòâà îáëàäàþò ðÿäîì çàìå÷àòåëüíûõ ñâîéñòâ.  ÷àñòíîñòè, îíè èìåþò î÷åíü áîëüøóþ äèýëåêòðè÷åñêóþ ïðîíèöàåìîñòü. Òàê, íàïðèìåð, ó ñåãíåòîâîé ñîëè äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü äîñòèãàåò 10 000. Çàìåòèì äëÿ ñðàâíåíèÿ, ÷òî ñðåäè ïîëÿðíûõ äèýëåêòðèêîâ íàèáîëüøåé ïðîíèöàåìîñòüþ îáëàäàåò âîäà (ε = 81). Çíà÷åíèå å ó íåïîëÿðíûõ äèýëåêòðèêîâ ìíîãî ìåíüøå.

Áîëüøîé âêëàä â èññëåäîâàíèå ñåãíåòîýëåêòðèêîâ áûë ñäåëàí îòå÷åñòâåííûìè ôèçèêàìè È. Â. Êóð÷àòîâûì, Á. Ì. Âóëîì è äð.

 ýëåêòðè÷åñêîì ïîëå ñâÿçàííûå çàðÿäû, äèýëåêòðèêà ñìåùàþòñÿ â ïðîòèâîïîëîæíûå ñòîðîíû: ïðîèñõîäèò ïîëÿðèçàöèÿ äèýëåêòðèêà. Ïîëÿðèçîâàííûé äèýëåêòðèê ñàì ñîçäàåò ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå. Ýòî ïîëå îñëàáëÿåò âíóòðè äèýëåêòðèêà âíåøíåå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå.

1. Ìðæíî ëè îáúÿñíèòü îòñóòñòâèå çàðÿäîâ âíóòðè ïðîâîäíèêà òåì, ÷òî îäíîèìåííûå çàðÿäû îòòàëêèâàþòñÿ?

2. Âíóòðè ïðîâîäÿùåé ñôåðû ðàñïîëîæåí ïîëîæèòåëüíûé òî÷å÷íûé çàðÿä (ðèñ. 1.63). Íà÷åðòèòå ëèíèè íàïðÿæåííîñòè âíóòðè è âíå ñôåðû. Êàê áóäåò èçìåíÿòüñÿ ïîâåðõíîñòíàÿ ïëîòíîñòü çàðÿäà íà âíóòðåííåé è âíåøíåé ïîâåðõíîñòÿõ ñôåðû, åñëè çàðÿä ïåðåìåùàòü âíóòðè ñôåðû?

<<< Ê íà÷àëó ïàðàãðàôà

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru



Ñîäåðæàíèå

!-- Step 2 - Decide on the place where you want to place the video -->
. Âàæíî, ÷òîáû ñêðèïò áûë ïîñëå áëîêà. Íàïðèìåð, ìîæíî ðàçìåñòèòü ïåðåä òåãîì -->