Поляризиращи заряди - Студопедия
Нека разгледаме как се променя електрическото поле в присъствието на диелектрик и какви са причините за промяната. Ние използвамеелектрометъркато устройство за откриване на заряд (виж Фиг. 3.2).
Ориз. 3.2. При привеждане на незареден диелектрик
показанията на зареден електрометър намаляват и
се възстановяват отново при отстраняване на диелектрика
Ако вместо диелектрик, проводник се доближи до електрометъра, тогава се наблюдава подобно явление. Тук причината за намаляването на показанията на електрометъра е електростатичната индукция - разделянето на електрически заряди върху проводника в електрическото поле на заредения проводник на електрометъра. Това означава, че когато незареден диелектрик се въведе в електрическо поле, върху него също се появяват заряди. Намаляването на показанията на електрометъра показва отслабване на електрическото поле под действието на зарядите върху диелектрика. Съответно от страната на диелектричната повърхност, която е най-близо до заредения проводник на електрометъра, се появяват заряди с противоположен знак, а от другата страна на същия знак.
Зарядите, възникващи вътре и (или) на повърхността на диелектрик, когато са поставени в електрическо поле, се наричат поляризация. Появата на поляризационни заряди е илюстрирана на фиг. 3.3.
Ориз. 3.3. Модел на неполяризирани (а) и
поляризиран (б) диелектрик
С поляризация на фиг. 3.3 положителните свързани заряди на всяка молекула се изместват надясно под действието на полето, а отрицателните се изместват наляво. В хомогенния диелектрик плътността на молекулите е еднаква в обема на диелектрика. Следователно в обема на диелектрика положителните и отрицателните свързани заряди взаимно се компенсират. Няма такава компенсация на страничните повърхности.
Заключение:Когато хомогенният диелектрик е поляризиран, се появяват повърхностни поляризационни заряди.
Ако диелектрикът е нехомогенен, тогава плътността на молекулите не е постоянна в обема на диелектрика. Следователно в по-голямата част от диелектрика не се постига компенсация на положителните и отрицателните свързани заряди.
Заключение:Когато нехомогенният диелектрик е поляризиран, в него се появяват и обемни поляризационни заряди.
Познавайки поляризацията, можете да намерите разпределението на плътността на поляризационните заряди и обратно. Да вземем диелектрик под формата на хомогенна наклонена призма с основа и дължина, поставена в еднородно външно електрическо поле (виж фиг. 3.4).
Ориз. 3.4. За определяне на поляризационната връзка
с повърхностна плътност на поляризационните заряди
Нека означим - повърхностната плътност на поляризационните заряди, - ъгълът между нормалата към основата на призмата и вектора . Диполен момент на призмата
Сравнявайки тези изрази, получаваме
(3,7)
където е проекцията на вектора върху посоката на единичната външна нормала към основата на призмата.
Заключение :Повърхностната плътност на поляризационните заряди е равна на нормалния компонент на поляризацията в дадена точка на повърхността.
Сега нека диелектрикът е нехомогенен. В близост до точката на наблюдение избираме обема на диелектрика, ограничен от затворена повърхност. Подобно на линиите на напрегнатост на полето, могат да се въведат поляризационни линии, които са допирателни към вектора във всяка точка. Формула (3.7) остава в сила: , във всяка точка от повърхността . Когато електрическото поле е включено, свързаните заряди се изместват в молекулите, положителните заряди - в посока на вектора, отрицателните - в обратната посока.
Когато електрическото поле е включено в обемазарядът протича през повърхността и в обема се появява излишен свързан заряд
което може да се изрази и чрез плътността на свързаните заряди като
Като вземем предвид формулата на Гаус-Остроградски, получаваме допълнително
(3,8)
Заключение:Източниците на поляризационното поле са свързани заряди. Силата на тези източници е. Линиите на полето започват при отрицателни свързани заряди и завършват при положителни.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката:
Деактивирайте adBlock! и обновете страницата (F5)наистина е необходимо