Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
физика главное.rtf
Скачиваний:
11
Добавлен:
12.11.2019
Размер:
1.69 Mб
Скачать

7.7. Диэлектрики в электростатическом поле

Диэлектрики - тела, в которых практически отсутствуют свободные заряды (например, стекло, пластмассы).

Полярные диэлектрики состоят из полярных молекул (например, Н2О, NH3, SO2, CO).

Полярные молекулы - молекулы, которые в отсутствие внешнего электрического поля обладают дипольным моментом (они имеют асимметричное строение: центры «тяжести» положительных и отрицательных зарядов не совпадают).

При отсутствии внешнего поля дипольные моменты полярных молекул вследствие теплового движения ориентированы в пространстве хаотично и их результирующий момент равен нулю.

Неполярные диэлектрики состоят из неполярных молекул (например, N2, Н2, О2, СО2).

Неполярные молекулы - молекулы, имеющие симметричное строение, т. е. центры «тяжести» положительных и отрицательных зарядов в отсутствие внешнего электрического поля совпадают и, следовательно, дипольный момент молекулы равен нулю.

Под действием внешнего электрического поля заряды неполярных молекул смещаются в противоположные стороны (положительные по полю, отрицательные против поля) и молекула приобретает дипольный момент.

Поляризация диэлектрика - процесс ориентации диполей или появление под воздействием электрического поля ориентированных по полю диполей.

Под действием внешнего электрического поля диполи стремятся повернуться вдоль поля, и возникает отличный от нуля результирующий момент. Тепловое движение препятствует полной ориентации диполей, но под действием внешнего поля возникает преимущественная ориентация дипольных моментов по полю.

Если во внешнее электрическое поле (рис. 7.9) внести пластинку из однородного диэлектрика, то диэлектрик поляризуется: на его правой грани будет избыток положительного заряда с поверхностной плотностью , на левой - отрицательного заряда . Эти некомпенсированные заряды, появляющиеся в результате поляризации диэлектрика, называются связанными, ( - плотность свободных зарядов плоскостей). Появление связанных зарядов приводит к возникновению дополнительного электрического поля (поля, создаваемого связанными зарядами), которое направлено против внешнего поля (поля, создаваемого свободными зарядами) и ослабляет его.

+

+

+

+

+

+

+

_

_

_

_

_

_

_

Рис. 7.9

-σ'

+σ'

+

+

+

+

+

+

+

_

_

_

_

_

_

_

Рис. 7.9

-σ'

+σ'

§ 7.8. Электроемкость. Конденсаторы

Уединенный проводник - проводник, удаленный от других проводников, тел и зарядов.

Электроемкость определяется зарядом, сообщение которого проводнику изменяет его потенциал на единицу:

.

Единица электроемкости: фарад (1 Ф = 1 Кл/В),

Конденсатор - система из двух проводников (обкладок) с одинаковыми по модулю, но противоположными по знаку зарядами, форма и расположение которых таковы, что поле сосредоточено в узком зазоре между обкладками.

Электроемкость конденсатора - физическая величина, равная отношению заряда Q, накопленного в конденсаторе, к разности потенциалов между его обкладками:

.

Плоский конденсатор - две параллельные металлические пластины площадью S каждая, расположенные на расстоянии d друг от друга и имеющие заряды +Q и -Q (рис. 70).

Рис. 7.10

+Q

-Q

Рис. 7.10

+Q

-Q

,

где ε - диэлектрическая проницаемость диэлектрика.

Параллельное и последовательное соединения конденсаторов

Соединение

параллельное

последовательное

Схема

Сохраняющаяся величина

Суммируемые величины

Результирующая электроемкость