24. Полярные молекулы. Диполь в однородном электрическом поле. Диполь в неоднородном поле.

У несимметричных молекул центры тяжести зарядов разных знаков сдвинуты друг относительно друга. В этом случае молекулы обладают собственным дипольным моментом и называются полярными.

Если диполь поместить в однородное электрическом поле, образующие диполь заряды +q и –q окажутся под действием равных по величине, но противоположных по направлению сил F₁ и F₂. Эти силы образуют пару, плечо которой равно lsinλ, т.е. зависит от ориентации диполя относительно поля. Модуль каждой из сил равен qE. Умножив его на плечо, получив величину момента пары сил, действующих на диполь:

N=q*E*lsinα=pEsinα

p-электрический момент диполя

В векторном виде

N=[pE]

В неоднородном поле силы,действующие на заряды диполя,вообщеговоря,не одинаковы по величине.При малых размерах диполя силы f₁ и f₂ можно приблеженно считать коллениарными.

25.Поляризация диэлектриков: ориентационная, электронная (индукционная) поляризация. Вектор поляризации Pe.Диэлектрическая восприимчивость ᴂe.

Физическая величина, равная отношению модуля напряженности внешнего электрического поля в вакууме к модулю напряженности полного поля в однородном диэлектрике, называется диэлектрической проницаемостью вещества.

Существует несколько механизмов поляризации диэлектриков. Основными из них являются ориентационная и электронная поляризации. Эти механизмы проявляются главным образом при поляризации газообразных и жидких диэлектриков.

Ориентационная или дипольная поляризация возникает в случае полярных диэлектриков, состоящих из молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают. Такие молекулы представляют собой микроскопические электрические диполи – нейтральную совокупность двух зарядов, равных по модулю и противоположных по знаку, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Дипольным моментом обладает, например, молекула воды, а также молекулы ряда других диэлектриков (H2S, NO2 и т. д.).

При отсутствии внешнего электрического поля оси молекулярных диполей из-за теплового движения ориентированы хаотично, так что на поверхности диэлектрика и в любом элементе объема электрический заряд в среднем равен нулю.

При внесении диэлектрика во внешнее поле возникает частичная ориентация молекулярных диполей. В результате на поверхности диэлектрика появляются нескомпенсированые макроскопические связанные заряды, создающие поле направленное навстречу внешнему полю.

Поляризация полярных диэлектриков сильно зависит от температуры, так как тепловое движение молекул играет роль дезориентирующего фактора.

У многих неполярных молекул при поляризации деформируются электронные оболочки, поэтому этот механизм получил название электронной поляризации. Этот механизм является универсальным, поскольку деформация электронных оболочек под действием внешнего поля происходит в атомах, молекулах и ионах любого диэлектрика.

P_e=∑P_i/∆V

Величина Р, определяемая формулой, называется вектором поляризации диэлектрика.

У диэлектриков любого типа вектор поляризации связан с напряженностью поля в той же точке простым соотношением

Р=ᴂξ₀Е,

где ᴂ - не зависящая от Е величина, называемая диэлектрической восприимчивостью диэлектрика (безразмерная величина).

ᴂ=P_e/E