Скачать или смотреть Электростатический потенциал и ёмкость. Физика. Урок 12. Диэлектрики и поляризация.

Электростатический потенциал и ёмкость. Физика, 12 класс - Диэлектрики и поляризация

Проводник характеризуется наличием свободных подвижных носителей заряда. В отличие от них, диэлектрики являются непроводниками. Это вещества, не имеющие свободных подвижных носителей заряда. Однако, если диэлектрик поместить во внешнее электрическое поле, на его поверхности появятся заряды. Электрическое поле, создаваемое этими зарядами, оказывает сопротивление внешнему электрическому полю и, следовательно, уменьшает его. Для этого давайте погрузимся в микроскопический мир и разберёмся в явлениях на микроскопическом уровне. В основном, молекулы подразделяются на полярные и неполярные.
Полярные диэлектрики: в полярных молекулах центры положительных и отрицательных зарядов разделены, поэтому такие молекулы обладают постоянным дипольным моментом. Например, HCl — полярная молекула. ​​В отсутствие внешнего электрического поля дипольные моменты всех молекул направлены случайным образом и, следовательно, компенсируются, то есть суммарный дипольный момент на единицу объёма диэлектрика равен нулю. Однако, если молекула находится во внешнем электрическом поле, молекулы выстраиваются в направлении электрического поля, и возникает ненулевой дипольный момент в направлении электрического поля.
Неполярные диэлектрики: В случае неполярных молекул центры положительных и отрицательных зарядов совпадают, поэтому такие молекулы не обладают постоянным дипольным моментом. Например, O₂, N₂, Cl₂ являются неполярными молекулами. Когда эти молекулы находятся во внешнем электрическом поле, протоны притягиваются в направлении электрического поля, а электроны – в противоположном. Разделение пары протонов и электронов продолжается до тех пор, пока внешняя электрическая сила не уравновесится электрической силой между ними. Это применимо ко всем молекулам. Вследствие этого происходит разделение центров положительных и отрицательных зарядов, и молекула считается поляризованной. Такие молекулы называются индуцированными электрическими диполями. Дипольный момент, приобретаемый неполярной молекулой во внешнем электрическом поле, называется индуцированным электрическим дипольным моментом. Индуцированные дипольные моменты различных молекул складываются, давая суммарный дипольный момент диэлектрика во внешнем поле. Поляризация: Независимо от того, полярны ли диэлектрики или неполярны, при помещении их во внешнее электрическое поле возникает суммарный дипольный момент. Дипольный момент на единицу объёма называется поляризацией. Он обозначается буквой P. Выравнивание дипольных моментов индуцированных или постоянных диполей в направлении приложенного электрического поля называется поляризацией. В простом случае, когда индуцированный дипольный момент p прямо пропорционален внешнему электрическому полю, а направление параллельно ему, такой диэлектрик называется линейным изотропным диэлектриком.