Диэлектрики в электростатическом поле.
Механизм поляризации диэлектриков. Свободные и связанные - поляризационные - заряды
В диэлектриках, как и в металлах, могут возбуждаться
индукционные заряды. Заряды могут смещаться из своих положений равновесия лишь на малые расстояния, порядка атомных. Под действием поля центр тяжести электронов в молекулах смещается относительно центра тяжести атомных ядер. Молекулы становятся эл. диполями, положительные концы диполей ориентированы по E. Это явление — эл. поляризация. На границе появляются нескомпенсированные индукционные заряды — поляризационные (связанные). Кроме нейтральных молекул, могут присутствовать ионы — свободные заряды. Молекулы, у которых есть дипольный момент в отсутствие поля — полярные.
Вектор поляризации. Связь вектора поляризации с поляризационным и зарядами
Вектор
поляризации — дипольный момент единицы объема диэлектрика,
возникающий при его поляризации. Рассмотрим косой параллелепипед в
поле. На основаниях появится поляризационный заряд
,
дипольный момент
,
l — вектор от одного основания к другому параллельно боковым
ребрам. Вектор поляризации будет P=
S/V
* l, V=S(l,n), n — единичный вектор внешней нормали к
основанию,
=(P,n)
=
.
Поверхностный и объёмный поляризационные заряды
Выделим мысленно в диэлектрике объем V, ограниченный
поверхностью
S. Заряд, смещенный при поляризации через площадку dS в отриц.
направлении n, равен —dS.
Через всю поверхность S внутрь объема V при поляризации поступает
поляризационный заряд
=
dS
=
.
Если поляризация однородна, то
=0.