ДИЭЛЕКТРИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ

двух равных по величине и противоположных по знаку зарядов, расстояние

между которыми во много раз меньше расстояний до рассматриваемых точек.
Вектор l, направленный по оси диполя от отрицательного заряда к положительному, и равный расстоянию между зарядами, называется плечом диполя.
Вектор ,
называется дипольным моментом или электрическим моментом диполя.

стремится переместится в область наибольшей напряженности поля.
Кроме вращающего момента,

будет действовать сила F.

водород, кислород и т.д.).
Дипольный момент

равен нулю.

– полярные диэлектрики, их молекулы обладают дипольным моментом, который неравен

нулю.

образуют так называемые ионные кристаллы, представляющие собой кристаллические решетки с

правильным чередованием ионов различных знаков. Дипольный момент отличен от нуля.

в такое состояние, когда внутри малого объёма вещества геометрическая сумма

векторов дипольных электрических моментов молекул неравна 0. Такой диэлектрик называется поляризованным.
Поляризация диэлектриков с полярными молекулами называется ориентационной. Она уменьшается с повышением температуры.
Поляризация диэлектриков с неполярными молекулами называется деформационной или электронной поляризацией.

ионную кристаллическую решётку, возможна ионная поляризация.

т.е. приобретает отличный от нуля дипольный момент ,

где дипольный момент отдельной молекулы.
Степень поляризованности макроскопического тела принято характеризовать вектором поляризации , который в случае однородно поляризованного тела, определяется как дипольный момент единицы объема тела:

действием внешнего электрического поля характеризует диэлектрическая восприимчивость

.
Опыт показывает, что для большинства веществ (исключение сегнетоэлектрики),


где - диэлектрическая восприимчивость, величина безразмерная, больше нуля и составляет несколько единиц, хотя есть и исключения (вода, спирт).

диэлектрике будет определяться по формуле:
Поляризация диэлектрика

то

где -

поверхностная плотность связанных зарядов.

Результирующая электростатического поля в диэлектрике равно внешнему полю, деленному на диэлектрическую проницаемость среды ε:

характеризует электрические свойства диэлектрика.

Физический смысл диэлектрической проницаемости среды:
ε

– величина, показывающая во сколько раз электростатическое поле внутри диэлектрика меньше, чем в вакууме:

весьма необычные электрохимические свойства.
Сегнетоэлектрики имеют аномально большие значения диэлектрической проницаемости

( ).
Диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков является нелинейной функцией напряженности электрического поля.
Диэлектрическая проницаемость зависит не только от напряженности электрического поля, но и от предыстории образца, т.е. его предшествующей поляризации. Другими словами наблюдается диэлектрический гистерезис.
Сегнетоэлектрические свойства сильно зависят от температуры. Для каждого сегнетоэлектрика имеется определенная температура выше которой его необычные свойства исчезают. Эта температура получила название точки Кюри.

возникать не только под действием электрического поля, но и под

действием механических напряжений. Это явление, получило название пьезоэлектрического эффекта или пьезоэффекта.
Если из кристалла кварца вырезать определенным образом пластинку и сжимать (растягивать) её в направлении перпендикулярном к оптической оси, то в ней возникает поляризация, и на поверхности пластинки появляются поляризованные заряды. Опыт показывает, что при изменении знака деформации, т. е. при переходе от растяжения к сжатию, знак поляризационных зарядов изменяется.

деформации кристалла на обкладках возникнет разность потенциалов.
Если замкнуть обкладки,

то потечет ток.

Структурная ячейка

эффект:
Возникновение поляризации сопровождается механическими деформациями.
Если на пьезоэлектрический кристалл подать

напряжение, то возникнут механические деформации кристалла, причем, деформации будут пропорциональны приложенному электрическому полю Е0.

ε2, так что, ε1 < ε2.

или

Напряженность электрического поля E изменяется скачком при переходе из одной среды в другую.

в различных электрических аппаратах, кабелях, конденсаторах,….
Эти

расчеты сами по себе не просты да еще наличие разного сорта диэлектриков и проводников еще более усложняют задачу.

смещения (электрическая индукция).




Из предыдущих рассуждений E1ε1 = ε2E2 тогда ε0ε1E1

= ε0ε2E2 отсюда и

Dn1 = Dn2.

остается неизменным при переходе из одной среды в другую и

это облегчает расчет

– вектор поляризации,
χ – диэлектрическая восприимчивость среды,

характеризующая поляризацию единичного объема среды.

где

место принцип суперпозиции, как и для ,

т.е.

электрического смещения под углом α к нормали:

равен:

вектора E :

Поток вектора через любую замкнутую поверхность определяется только свободными зарядами, а не всеми зарядами внутри объема, ограниченного данной поверхностью.

Это позволяет не рассматривать связанные (поляризованные) заряды, влияющие на и упрощает решение многих задач.

В этом смысл введения вектора .