Діелектрики в електричному полі.Електричне поле в діелектриках.Поляризація.

У діелектриках немає «вільних» електронів, тому вони не проводять струм. Є два основні типи діелектриків. 1) Полярні діелектрики складаються з полярних молекул, диполів, тобто «здвоєних електричних полюсів», які за відсутності зовнішнього поля розташовані хаотично. Приклади: дистильована вода, кам’яна сіль.  2) Неполярні діелектрики складаються з нейтральних молекул. Зовнішнє поле чинить орієнтуючу дію на диполі в полярному діелектрику. Під дією зовнішнього поля позитивні заряди в молекулі речовини зсуваються в один бік, електрони — в інший. Деформуюча дія поля перетворює молекули неполярного діелектрика на диполі. Процеси реагування діелектриків на зовнішнє електричне поле називаються поляризацією діелектрика. Усередині діелектрика, вміщеного в електричне поле напруженістю  , виявляється електричне поле. Його напруженість  , де   — напруженість поляризаційних зарядів;  . Фізична величина, що характеризує ослаблення поля в діелектрику порівняно із зовнішнім полем, називається діелектричноюпроникністю ,  ;  , лише для вакууму та повітря  . 

Поляризáція діелектр́ична — виникнення дипольного електричного моменту у діелектрика, поміщеного у зовнішнє електричне поле; явище зміщення електричних зарядівдіелектрика під впливом зовнішнього електричного поля зумовлює виникнення внутрішнього електричного поля з протилежним напрямком, наслідком чого є зменшення прикладеного поля.

На відміну від провідника електричне поле проникає в діелектрик. Ця відмінність зумовлена тим, що в діелектрику нема вільних електричних зарядів, всі внутрішні заряди зв'язані, а тому під впливом поля можуть зміщуватися тільки на невелику віддаль. У результаті цих зміщень виникає електричне поле, що протидіє зовнішньому електричному полю. Відповідно на границях діелекрика виникають поверхневі заряди.

При знятті зовнішнього електричного поля діелектрична поляризація зникає, однак існують деякі речовини, що можуть зберігати наведену поляризацію. Їх називають електретами.

Кількісно діелектричну поляризацію одиниці об'єму діелектрика описує вектор поляризації, а зменшення напруженості електричного поля всередині діелектрика — поляризовність тадіелектрична проникність.

Магнітні властивості речовини

Магнітне поле утворюється не тільки навколо провідників із струмом, а й постійними магнітами. Їх можна виготовляти тільки з небагатьох речовин. Але всіречовини, вміщені в магнітне поле, намагнічуються, тобто самі утворюють магнітне поле. Тому вектор магнітної індукції   в однорідному середовищі відрізняється від індукції магнітного поля  ₀ в тій же частині простору у вакуумі. Отже, значення магнітної індукції залежить від середовища, в якому існує магнітне поле, тобто магнітна індукція характеризує магнітне поле з урахуванням дії цього середовища.

ФЕРОМАГНЕТИЗМ

Феромагнетиками називають тверді тіла, які можуть мати спонтанну намагніченість, тобто намагнічені вже у відсутності магнітного поля. У цьому відношенні вони аналогічні сегнетоелектрикам. Перехідні метали: залізо, кобальт, нікель та їх сплави.

 

1.      Характерною особливістю феромагнетиків є складна нелінійна залежність між   та  , або між   та   (уперше для Fe (заліза) увів А. Столєтов).

 

 

2.  Друга особливість феромагнетиків – магнітний гістерезис В(Н).

3. Для кожного феромагнетика існує певна ТºТ_к, яка називається температурою Кюрі, при переході через яку у речовині феромагнетика відбувається фазовий перехід (другого роду). Нижче точки Кюрі магнетик зберігає феромагнітні властивості, вище цієї точки стає парамагнетиком.Між атомами (електронами і ядрами) діють не тільки кулонівські (дальнодіючі), але й обмінні (короткодіючі) сили. При певних умовах, що відносяться до електронної будови атомів, структури кристалічної гратки і т.п., обмінні сили намагаються встановити спіни електронів сусідніх атомів паралельно один одному, чим і пояснюється намагнічування феромагнетиків.Феромагнетики нижче точки Кюрі розпадаються у магнітному відношенні на велику кількість надзвичайно малих, але макроскопічних областей, кожна з яких намагнічена (домени). Їх ні у якому випадку не слід порівнювати з невеликими кристаликами, із яких звичайно складаються феромагнітні тіла (полікристали).У звичайних умовах напрямок магнітних моментів доменів хаотично розподілений у просторі, та що тіло в цілому макроскопічно не намагнічене. При включенні зовнішнього магнітного поля домени, орієнтовані по полю, зростають за рахунок доменів, орієнтований проти поля, тобто виникає зміщення границь доменів. Таке зміщення у слабих полях носить оборотний характер. У більш сильних полях виникає переорієнтація магнітних моментів у межах всього тіла. Перемагнічування здобуває необоротний характер – з’являється гістерезис.

При наближенні до дочки Кюрі конкурентом спонтанної намагніченості є тепловий хаотичний рух атомів, який і руйнує “упорядкований магнітний стан” речовини, що характеризується спонтанною намагніченістю.