АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Вектор поляризации

Читайте также:
  1. А) Додавання векторів
  2. Алгебраические свойства векторного произведения
  3. Б) Множення вектора на скаляр
  4. В замкнутой системе векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой.
  5. В замкнутой системе векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой.
  6. Ввод, вывод вектора и матрицы
  7. Вектор сталої довжини
  8. Вектор электрического смещения ( электрической индукции) D. Обобщение теоремы Гаусса для вещества.
  9. Вектор-функція скалярного аргументу
  10. Векторлары коллинеар болса, онда
  11. Векторная величина — скорость, которой определяется как быстрота движения, так и его направление в данный момент времени.

Количественной характеристикой поляризации диэлектрика во внешнем электрическом поле является вектор поляризации. Рассмотрим диэлектрик, находящийся в электрическом поле (рис.27). Выделим внутри диэлектрика небольшой объем dV так, чтобы не нарушить внутреннего поля, и вместе с тем достаточно большой, чтобы он содержал значительное количество элементарных диполей. Пусть суммарный дипольный момент в объеме dV будет .Величина среднего дипольного момента единицы объема диэлектрика

(3.3)

характеризует поляризованность диэлектрика или интенсивность поляризации. Результирующий вектор ,определяемый равенством (3.3), называется вектором электрической поляризации.

Электрический дипольный момент каждой отдельной молекулы пропорционален напряженности электрического поля. Это значит, что

. (3.4)

Здесь коэффициент пропорциональности κ отражает свойство диэлектрика поляризоваться в электрическом поле. Он получил название абсолютной диэлектрической восприимчивости.Величина называется относительной диэлектрической восприимчивостью.

Для полярных диэлектриков κ зависит от температуры, т. е. κ = κ(Т). Так как векторы и параллельны, то имеет место неравенство κ > 0. Только в анизотропных средах и некоторых кристаллах векторы и не совпадают по направлению. Диэлектрическая восприимчивость таких сред оказывается не скалярной величиной, а тензорной, т.е. зависит от направления вектора напряженности внешнего электрического поля по отношению к кристаллографическим осям симметрии кристалла.

3.3. Связь между вектором поляризации
и плотностью связанных зарядов

Если в диэлектрике дипольный момент атома или молекулы рэ = ql, а количество их в единице объема равно п, то дипольный момент единицы объема выразится так:

. (3.5)

Направление вектора поляризации для неполярных диэлектриков совпадает с направлением смещения зарядов. Но , тогда

. (3.6)

Отсюда

На торцевых поверхностях диэлектрика под влиянием внешнего электрического поля наводятся заряды с поверхнстной плотностью: ±σ΄ и с q΄ = σ΄ab (рис. 28). Результирующий дипольный момент в этом случае равен

. (3.7)

Отсюда вектор электрической поляризации однородного диэлектрика численно определится выражением



, (3.8)

так как то .

Если параллелепипед, изображенный на рис. 28, косой, то для σ' необходимо учитывать только нормальную составляющую вектора поляризации , т.е. , (3.9)

где - единичный вектор нормали.

Более наглядно внешнее и внутреннее поля в веществе изображены на рис. 29. До внесения диэлектрика между пластинами плоского конденсатора напряженность электрического внешнего поля равнялась . При внесении диэлектрика в поле он поляризуется и его связанные заряды создают поле (внутреннее поле в диэлектрике). Результирующая напряженность электрического поля внутри диэлектрика равна

. (3.10)

Но внутри плоского конденсатора в соответствии с (1.53) имеем . (3.11)

В свою очередь . Тогда равенство (3.10) принимает вид

(3.12)

или в векторной форме

. (3.13)

Из (3.10) и (3.11) следует, что напряженность электрического поля внутри диэлектрика определяется как связанными, так и свободными зарядами, тогда как вектор электрического смещения - только свободными зарядами. Уравнение (3.13) можно представить еще и так:

, (3.14)

где , - плотность электрических зарядов, смещенных в свободном от молекул диэлектрика пространстве, т. е. в пустоте (вакууме).

Значит, можно говорить об электрическом смещении не только в диэлектрике, но и в свободном от вещества пространстве, хотя нельзя это наглядно описать. Следует иметь в виду, что в процессе разделения электрических зарядов создается электрическое поле, которое изменяется со временем. На всякое изменение электрического поля, обусловленное смещением электрических зарядов внутри диэлектрика, затрачивается работа. Изменяющееся со временем электрическое поле формирует электромагнитную волну, которая поглощается диэлектриком и частично выносится из зоны поляризации среды со скоростью света в окружающее пространство. Получается, что при внесении диэлектрика в электрическое поле должно происходить увеличение его температуры, и он является источником электромагнитных волн.

‡агрузка...

3.4. Связь диэлектрической проницаемости
с электрической восприимчивостью

Вектор электрической поляризации , а вектор электрического смещения . Учитывая это, равенство (3.13) можно записать иначе:

или (3.15)

Так как , то всегда больше ε0 и

.

Отсюда

или . (3.16)

Учтем, что

.

Тогда окончательно получаем:

. (3.17)

Следовательно, величина наведенных зарядов σ' тем больше, чем больше относительная диэлектрическая проницаемость среды εr.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 | 82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 | 88 | 89 | 90 | 91 | 92 | 93 | 94 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 | 100 | 101 | 102 | 103 | 104 | 105 | 106 | 107 | 108 | 109 | 110 | 111 | 112 | 113 | 114 | 115 | 116 | 117 | 118 | 119 | 120 | 121 | 122 | 123 |


Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.009 сек.)