Диэлектрики в электрическом поле. Поляризация диэлектриков

Укрепим на стержне электрометра метал­лический диск и зарядим его. Наличие за­ряда на диске засвидетельствует отклонение стрелки электрометра (рис. 4.42). Поднесем к диску пластину любого диэлектрика. По­казания стрелки гальванометра уменьшатся (рис. 4.43). Аналогичного эффекта достигнем и тогда, когда к диску поднесем заряженное тело, знак заряда которого противополож­ный заряду диска. Итак, под действием электрического поля диска пластина заря­жается.

Выясним природу зарядки диэлектричес­кой пластины.

Диэлектрики, в отличие от проводников, не имеют свободных частиц с электрическими зарядами. Образуя молекулы, атомы диэлектрика обмениваются электронами, но не теряют с ними связи. Если диэлектрик разместить в электрическом поле, то измене­нию подвергнутся сами молекулы. Эти изме­нения имеют электрическую природу, но для разных диэлектриков они будут разными. Это зависит от строения молекул диэлект­рика.

В электрическом поле проис­ходят изменения в молекулах диэлектрика.

Рис. 4.42. Металлическая пластина на стержне электрометра имеет электри­ческий заряд

Рис. 4.43. Действие диэлектрика на за­ряженную пластину

Часть диэлектриков имеет так называе­мые полярные молекулы, в которых поло­жительно и отрицательно заряженные ча­стицы смещены относительно центра моле­кулы (рис. 4.44). При отсутствии электри­ческого поля внешнего происхождения все молекулы размещены хаотически в соответ­ствии с принципом минимума потенциаль­ной энергии взаимодействия (рис. 4.45) и совершают тепловое колебательное движе­ние. При помещении диэлектрика во внеш­нем электрическом поле происходит ориен­тация молекул вдоль линий напряженности электрического поля (рис. 4.46). Итак, в диэлектрике появляется определенная упо­рядоченность в размещении молекул таким образом, что в одном направлении преоб­ладают отрицательно заряженные частички, а в другом — положительно. Такое состояние диэлектрика называется поляризацией.

Рис. 4.44. Полярные молекулы

Рис. 4.45. Расположение молекул в ди­электрике при отсутствии внешнего электрического поля

Рис. 4.46. Действия электрического по­ля на полярные молекулы диэлектрика

Если же диэлектрик имеет не полярные молекулы, то под действием электрического поля электроны в атомах и их орбиты сме­щаются против направления вектора напря­женности и образуют диполи, ориентиро­ванные определенным образом в электри­ческом поле. Вследствие такой «деформа­ции» атомов и молекул диэлектрик также поляризуется. Материал с сайта http://worldof.school

Рис. 4.47. Диэлектрик ослабляет элект­рическое поле

Поляризация диэлектриков приводит к появлению в них дополнительного электрического поля напряженностью E̅’, направление которой будет противоположным направлению вектора напряженности E̅₀ внеш­него электрического поля (рис. 4.47).

Соответственно напряженность электри­ческого поля в диэлектрике будет меньше, чем напряженность внешнего поля.

E = E₀ — E’,

E < E₀.

На этой странице материал по темам:

• Диэлектрики в электрическом поле поляризация диэлектриков

• Поляризация диэлектриков шпора

• Отклонение диэлектриков в электрическом поле

• Диэлектрики в электрическом поле физика

• Задачи по поляризации диэлектриков

Вопросы по этому материалу:

• Какова особенность строения диэлектриков?

• Какое явление наблюдается при внесении диэлектрика в элект­рическое поле?

• Почему в обычных условиях диэлектрик не имеет электри­ческого поля?

• Что происходит при поляризации диэлектриков?

• Как изменяется напряженность электрического поля в диэлект­рике при его поляризации?