Диэлектрики в электрическом поле

У изолятора или диэлектрика электрические заряды, а точнее, электрически заряженные частицы - электроны и ядра в нейтральных атомах связаны друг с другом. Они не могут, подобно свободным зарядам проводника, перемещаться под действием электрического поля по всему объему тела.
Различие в строении проводников и диэлектриков приводит к тому, что они по-разному ведут себя в электростатическом поле. Электрическое поле может существовать внутри диэлектрика.
Чтобы понять, как незаряженный диэлектрик создает электрическое поле, сначала познакомимся с электрическими свойствами нейтральных атомов и молекул.
Атомы и молекулы состоят из положительно заряженных частиц - ядер и отрицательно заряженных частиц - электронов. На рисунке 14.17 изображена схема простейшего атома - атома водорода. Положительный заряд атома (заряд ядра) сосредоточен в его центре. Электрон движется в атоме с большой скоростью. Один оборот вокруг ядра он делает за очень малое время, порядка 10^-15 с. Поэтому, например, уже за 10⁹ с он успевает совершить миллион оборотов и, следовательно, миллион раз побывать в двух любых точках 1 и 2, расположенных симметрично относительно ядра. Это дает основание считать, что в среднем по времени центр распределения отрицательного заряда приходится на середину атома, т. е. совпадает с положительно заряженным ядром.

Однако так обстоит дело не всегда. Рассмотрим молекулу поваренной соли NаСl. Атом натрия имеет во внешней оболочке один валентный электрон, слабо связанный с атомом. Положительный и отрицательный заряды не распределены симметрично по объему молекулы: центр распределения положительного заряда приходится на ион натрия, а отрицательного - на ион хлора.

Электрический диполь. На большом расстоянии такую молекулу можно приближенно рассматривать как совокупность двух точечных зарядов, равных по модулю и противоположных по знаку, находящихся на некотором расстоянии l друг от друга (рис.14.19). Такую в целом нейтральную систему двух зарядов называют электрическим диполем.

Су Существующие диэлектрики можно разбить на два вида:
полярные, состоящие из таких молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают;
неполярные, состоящие из атомов или молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов совпадают. Следовательно, молекулы у этих диэлектриков разные.
К полярным диэлектрикам относятся спирты, вода и другие вещества; к неполярным - инертные газы, кислород, водород, бензол, полиэтилен и др.

Поиск по сайту: