Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Диэлектрики в электрическом поле. Диэлектрическая проницаемость веществ.




Электрический диполь – система из двух равных по модулю и противоположных по знаку точечных электрических зарядов, расстояние между которыми мало по сравнению с расстоянием до точек, где наблюдается действие этих зарядов.

Диэлектрики – вещества, в которых при обычных условиях нет свободных электрических зарядов. В них существуют только связанные заряды. Мы рассматриваем только однородные и изотропные диэлектрики, электрические свойства которых в любой точке и во всех направлениях одинаковы.

В зависимости от строения молекул различают полярные и неполяр­ные диэлектрики.

Диэлектрик неполярный, если в отсутствие внешнего элект­рического поля центры масс положительных и отрицательных зарядов в молекуле диэлектрика совпадают.

Во внешнем поле происходит деформация электронной орбиты и центры масс электронов и ядер не совпадают.

Во внешнем поле вследствие деформации молекул на поверхностях АВ и CD появятся индуцированные поверхностные связанные заряды, поле которых направлено против внешнего поля, в связи с чем внутри диэлектрика напряженность поля всегда меньше напряженности внешнего поля в ε раз.

Поляризация неполярного диэлектрика называется электронной или деформационной поляризацией. Она не зависит от температуры диэлектрика.

Диэлектрическая проницаемость (ε) – скалярная физическая величина, показывающая, во сколько раз модуль напряженности электрического поля в вакууме больше, чем в однородном диэлектрике: .

Полярный диэлектрик состоит из молекул, которые во внешнем поле ведут себя как жесткие диполи.

В отсутствие внешнего поля диполи располагаются разупорядоченно, и суммарная напряженность поля всех диполей диэлектрика равна нулю.

Во внешнем электрическом поле происходит поляризация диэлектрика, связанная с ориентацией диполей во внешнем электрическом поле. Тепловое движение мешает повороту диполей.

В этом случае также на поверхностях АВ и CD возникнут связанные не скомпенсированные заряды противоположных знаков. Поляризация такого типа называется ориентационной.

В твердых кристаллических диэлектриках, имеющих ионное строение (NaCl), во внешнем электрическом поле положительные и отрицательные ионы решетки смещаются в противоположные стороны. Возникает ионная поляризация.

Сегнетоэлектрики – твердые диэлектрики, молекулы которых являются диполями. Типичный представитель сегнетова соль. Сегнетоэлектрики обладают огромными значениями диэлектрической проницаемости (ε~ ), зависящей от напряжен­ности внешнего электрического поля.

 

5. Работа электрического поля при перемещении заряда. Потенциал и разность потенциалов.

На заряд q, находящийся в электростатическом поле , действует сила .

Элементарная работа А силы F при перемещении заряда q на Δr равна .

Работа А при перемещении точечного заряда q между точками 1 и 2 электростатического поля, созданного точечным зарядом q1:

;

Для однородного поля: .

Работа по перемещению электрического заряда из одной точки электростатического поля в другую не зависит от формы пути, а зависит только от положения начальной и конечной точек, т.е. такое поле является потенциальным, а электростатические силы – консер­вативными.

Работа электростатического поля при перемещении заряда по замкнутому контуру равна нулю.

Работа консервативных сил равна убыли потенциальной энергии:

.

Потенциальная энергия двух взаимодействующих зарядов:

.

Считается, что при .

Потенциальная энергия заряда q в однородном поле с напряженностью Е: ,

где d – расстояние до заряженной пластины.

Потенциал – скалярная физическая величина, энергетическая характеристика электростатического поля.

Потенциал электростатического поля в данной точке численно равен потенциальной энергии единичного положительного заряда, помещенного в эту точку: ; .

Работа по перемещению заряда из точки 1 в точку 2 равна:

Величина называется приращением потенциала (разность значений потенциала в конечной и начальной точках траекторий заряда). Эту величину следует отличать от разности потенциалов , являющуюся разностью значений потенциала в начальной и конечной точках. Очевидно, что (напряжение).

Тогда работа электростатического поля, совершаемая при перемещении заряда из точки 1 в точку 2, равна произведению величины перемещенного заряда на разность потенциалов между начальной и конечной точками перемещения: .

Единица потенциала – вольт: воль равен разности потенциалов между двумя точками электрического поля, если для перемещения между ними электрического заряда в 1 Кл следует выполнить работу, равную 1 Дж:

Потенциал – величина относительная, ее значение зависит от выбора нулевого уровня потенциальной энергии. При этом разность потенциалов не изменяется. Считается, что потенциал бесконечно удаленных точек равен нулю.

Тогда можно считать, что потенциал численно равен работе электростатического поля по перемещению единичного положительного заряда из данной точки поля на бесконечность, где φ = 0: .

Потенциал – величина алгебраическая. Знак потенциала определяется знаком заряда.

Потенциал подчиняется принципу суперпозиций: потенциал, создаваемый системой точечных зарядов в данной точке пространства, равен алгебраической сумме потенциалов, создаваемых каждым зарядом в этой же точке: .

Геометрическое место точек элект­ростатического поля с одинаковыми по­тенциалами называется эквипотен­циальной поверхностью. Свойства эквипотенциальных поверхностей:

- в каждой точке эквипотенциальной поверхности вектор напряженности поля перпендикулярен к ней и направлен в сторону убывания потенциала;

- работа по перемещению заряда по эквипотенциальной поверхности равна нулю (на рис. эквипотенциальные поверхности показаны пунктирными линиями, силовые линии напряженности поля – сплошными).

Поверхность любого заряженного проводника является эквипотен­циальной поверхностью.

 

Потенциалы различных полей:

1) Потенциал электростатического поля точечного заряда на расстоянии r от заряда: .

2) Потенциал поля сферы радиусом R и зарядом q, равномерно распределенным по поверхности сферы:

а) r>R, – совпадает с потенциалом поля точечного заряда, помещенного в центре сферы;

б) r≤R, постоянная величина внутри сферы и на ее поверхности.

 






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных