Поляризація діелектриків

Тип: Реферат.
Наука: Фізика.
Формат: doc.
К-сть сторінок: 13.
Короткий опис:

ЗМІСТ
Фізичні властивості діелектриків
Вектор поляризації
Неоднорідна поляризація

Фізичні властивості діелектриків

Основними фізичними властивостями, за якими об’єднують різноманітні за фазовим станом, фізико-хімічними властивостями і структурою речовини і відносять їх до діелектриків, є особлива поведінка цих речовин у зовнішньому електричному полі – поляризація і практично відсутня електропровідність. Поляризований у зовнішньому електричному полі діелектрик сам стає джерелом внутрішнього електричного поля і, отже, поле всередині діелектрика, яке реально діє на атоми або молекули, істотно відрізняється від зовнішнього. Таке поле називають локальним.

Теорія поляризації діелектриків розроблена в основному ще в XIX ст. Оскільки на той час ще не була відома атомна структура речовини, то відповідно теорія будувалася, виходячи з макроскопічних уявлень про речовину і поле. Досліди показують, що електромагнітне поле поширюється в діелектриках подібно до поширення його у вакуумі. Це означає, що макроскопічно діелектрики проявляють себе як суцільні (не дискретні) й однорідні, незважаючи на їхню атомно-молекулярну структуру. Така поведінка зумовлена тим, що спостережувані експериментальні явища відбивають колективну реакцію великої кількості молекул на зовнішній вплив. Тому макроскопічно і властивості речовин зумовлюються сукупним впливом атомів і молекул, а не поведінкою окремих атомних систем. Разом з тим статистично властивості речовин визначаються властивостями і структурою окремих атомів і молекул. Це можна стверджувати на основі того, що атоми і молекули зберігають свою індивідуальність навіть в умовах сильних збурень. Стан і вихідна конфігурація атомних систем здебільшого відновлюються повністю після припинення зовнішньої дії. Зазначимо, що атомно-молекулярна структура діелектриків не впливає на поширення в них електромагнітних хвиль за умови λ > > а (λ – довжина хвилі, а – міжатомна або міжмолекулярна віддаль у діелектрику). В електростатиці діелектриків саме ці умови виконуються.

Один із підходів до проблеми поляризації діелектриків грунтується на мікроскопічному, або атомно-молекулярному, уявленні про речовину. На основі цих поглядів діелектрик розглядається як сукупність позитивних і негативних зарядів (ядер, електронів, іонів), які зв’язані між собою консервативними силами. Характер цих сил визначається просторовою будовою структурних елементів діелектрика. Таке уявлення лежить в основі електронної теорії Лоренца.

У зовнішньому електричному чи електромагнітному полі на електричні заряди діелектрика діють сили, які зумовлюють зміщення позитивних і негативних зарядів у протилежних напрямах, тобто поляризацію діелектрика. Здатність атомів і молекул речовини поляризуватись є однією з фундаментальних властивостей матерії, яка проявляется при взаємодії електромагнітного поля і речовини.

Ще М. Фарадей за допомогою електроскопа і конденсатора показав, що якщо весь простір між пластинами плоского конденсатора заповнити однорідним діелектриком, то його електроємність збільшиться в ? разів. При цьому величина ? залежить лише від властивостей діелектрика і була названа М. Фарадеєм діелектричною проникністю. Для вакууму ε = 1.

Розглянемо спочатку на макроскопічному рівні, які фізичні процеси відбуваються при внесенні діелектрика між пластини конденсатора. Нехай на обкладках плоского конденсатора є вільні заряди, поверхнева густина яких σ0 (рис. 1). Якщо площа пластин конденсатора S, відстань між ними d, то його електроємність у вакуумі

C00S/d

Завантажити Завантажити