8.Поляризация диэлектриков. Поверхностная плотность связанных зарядов.

 

Диэлектрики делятся на следующие группы:

1)Неполярные - вещества, молекулы которых имеют симметричное строении, т.е. центры «тяжести» положительных и отрицательных зарядов в отсутствие внешнего электрического поля совпадают и, следовательно, дипольный момент  молекулы равен нулю.

2)Полярные - вещества, молекулы которых имеют ассиметричное строении, т.е. центры «тяжести» положительных и отрицательных зарядов не совпадают и, следовательно, дипольный момент  молекулы не равен нулю.

3)Ионные - вещества, молекулы которых имеют ионное строении. Ионные кристаллы представляют собой пространственные решетки с правильным чередованием ионов разных знаков. При наложение на ионный кристалл электрического поля происходит некоторая деформация кристаллической решетки или относительное смещение подрешеток, в результате чего возникают дипольные моменты.

Поляризация диэлектрика – процесс ориентации диполей.

 

Три вида поляризации:

1)Электронная (деформационная) – заключается в возникновении у атомов индуцированного дипольного момента за счет деформации электронных орбит. Для неполярных диэлектриков.

2)Ориентационная (дипольная) – заключается в ориентации имеющихся дипольных моментов молекул по полю. Для полярных диэлектриков.

3)Ионная – заключается в смещении подрешеток положительных ионов вдоль поля, а отрицательных – против поля. Для ионных диэлектриков.

 

Поверхностная плотность связанных зарядов:

Внесем в однородное электрическое поле , создаваемое двумя бесконечными заряженными плоскостями, пластинку из однородного диэлектрика. Под действием поля диэлектрик поляризуется, т.е. происходит смещение зарядов. В результате этого на грани пластинки, обращенной к отрицательной плоскости, будет избыток положительного заряда с поверхностной плотностью , а на грани, обращенной к положительной плоскости, - отрицательного заряда с поверхностной плоскостью .

Эти нескомпенсированные заряды, появляющиеся в результате поляризации, называются связанными. Появление связанных зарядов приводит к возникновению дополнительного электрического поля , которое направлено против внешнего поля  и ослабляет его. Результирующее поле внутри диэлектрика - .

Определим поверхностную плотность связанных зарядов . Полный дипольный момент пластинки диэлектрика: . С другой стороны, полный дипольный момент равен произведению связанного заряда каждой грани на расстояние между ними, т.е. . Приравнивая, получаем: или , т.е. поверхностная плотность связанных зарядов равна поляризованности.

Подставим в  выражения  и ( - диэлектрическая восприимчивость вещества): . Отсюда напряженность результирующего поля внутри диэлектрика равна : ( - диэлектрическая проницаемость среды)