Djvu-Student.narod.ru » Шпоры. Скачать бесплатно шпоры » Физика. Шпоры по физике » Диэлектрики в электрическом поле. Поляризация диэлектриков
 

Диэлектрики в электрическом поле. Поляризация диэлектриков

§1 Проводники и диэлектрики. сущность явл. поляризации.
У проводников электроны могут свободно перемещаться по всей толще образца.
явл. электростатич индукции

Диэлектрики - вещества плохо или совсем непроводящие эл. ток.
В диэлектрике свободные заряды отсутствуют. У диэлектрика очень большое сопротивление.
Во внешнем поле у диэлектриков происходят очень существенные изменения. Заряды находящиеся в атоме во внешнем поле Е0 смещаются или пытаются сместиться. Диэлектрик во внеш. эл. поле поляризуется.

При поляризации диэлектрика Е0.
У диэлектрика во внеш. эл. поле на поверхности образца появл. связнные некомпенсированные поляризованные заряды.
Явл. поляризации заключ. в появлении электрич. поля Е при внесении во внеш. поле Е0 появл. связанных поверхностных зар. и появлении в толще образца , в каждой единице объема дипольного момента.
Диполь во внеш. эл поле.
Рассм. электрический диполь образованный зарядом q.
_
Электрич. момент p=q , где - плечо диполя. Вносим диполь во внеш. поле.
_
Е=const

+q=-q=q
Запишем силы действующие на заряд.
_ _
На +q - F+ , на -q - F_
_ _ _
F+=F_=F=F
На электрич. момент действ. пара сил , при этом возник вращающий момент М.
М=Fd=Fsin=Eqsin=
=Epsin
d - плечо силы
_
M=[P,E] -вращ. момент
(сколяр. произв.)
В однородн. эл поле электрический диполь поворачивается до тех пор пока эл. момент не станет направлен по внеш.
_ _
полю PE т.е. эл. диполь в полож. устойчивого равновеия.
В неоднородном эл. поле диполь наряду с поворотом испытывает поступательное движ. в область неоднородного поля.

Типы диэлектриков.
Виды (механизм) поляризации диэлектриков.
В зависимости от структуры молекул различ. два типа диэлектриков поляр. и неполяр.

Независимо от вида поляризации у любого поляризованного диэлектрика появляется в эл. поле суммарный электрический дипольный момент.

Поляризованность.
Вектор поляризованности.
Связь его с поверхностными зарядами.
Явл. поляризации описывается с помощью важной характеристики поляризованностью или вектора
_
поляризации Ю.
Поляризованностью диэлектрика назв. физ. вел.численно равную суммарному электрическому (дипольному) моменту молекул заключенных в единице объема.
_
1) Ю=Pi/V
i
в числителе суммарный момент всего образца , V - объем всего образца.
В Си[Ю]=Кл/м2
_ _
2) Ю=ж0Е
ж -диэлектрическая восприимчевость вещества.
ж>0 ж>1
Из 2) ж -const
Покажем что вектор поляризации равен (для точек взятых внутри диэлектрика).

Ю= '
Пусть во внеш. поле Е0 нах. массивный образец.
V=S

Независимо от способа поляриз. справа будет +' , справа -'.
_
Pi =q=S'=
i
Ю='S/S ='
Эл. поле внутри диэлектрика.

Вектор эл. смещения.
Рассм. поляризацию однородного , изотропного диэлектрика (ж -const) внесенного во внеш. однородное поле поле Е0 образованное плоским конденс.

На образце появятся поверхностные связанные заряды.
+' , -'. _
Связ заряды созд. поле Е'
_
напр противополож. Е0.
_ _ _
Е=Е0+Е' Е= Е0+Е'
Е=Е0 - '/0=E0 - ж0E/0
E+жE=E0
(1+ж)= E0
1+ж=
E=E0/ - напряженность поля в диэлектрике внесенного во внеш. поле Е0.
Напряженность поля в диэлектр. Уменьшется в  раз при условии что на обкладках конденс. остаются постоянными.
Если диэлектрик вносится в плоский конденс. подключенный к источнику напряжения , напряженность остается =Е0.
Е=Е0
0Е=0Е0 D0=0Е0
D=D0=
В таком случае эл. смещение одинаково в вакууме и в диэл.

=const E=Е0/0
E созд. всеми видами зарядов как свободными так и связанными.
D = D0
диэл в возд

Связь между связанными и свободными и свободными зарядами ( и' ).
Связь между и' устанавл.на основании выраж. для напряж. поля.
Е= Е0 - Е'
Е0/=Е0 - Е'
/0=/0-'/0
/= -'
'=( - 1/)

Связь между Е , D , Ю.
_ _
D=0E=(1+ж)0E=
_ _
=0E+ж0E0
_ _
D=0E+Ю - связь

Теор. Гаусса при наличии диэлектриков.
Для воздуха и для вакуума две равные теор. Гаусса.
1) ѓDnds=qi
S i
2) 0Ends=qi
i
1)=2)
При наличии деэлектриков значимость 1) и 2) различна. В формуле 2) при наличии диэлектрика в прав. часть надо добавить алгебраич. сумму всех связанных зарядов 2)'0Ends=qi+
i
+qi'
i
Вел. связанных зарядов зависет от Еn.
Поток вектора эл. смещения сквозь произвол. замкн поверх. равен алгебраич. сумме всех свобод. зарядов заключ. внутри поверхности.
ѓDnds=qi - теор. Гаусса
S i при наличии диэлектрика.
Явление на границе двух диэлектриков .
Граничные условия.
Закон преломления линий поля.
До сих пор мы рассм. диэл. вносимый в поле так что поверхность его совпадала с эквипотонц. поверх. , а линии
_ _
Е и D были поверхности.

_ _
Каково направление Е и D
_ _
если Е и D не эквипотонц. поверх.

Для построения картины поля внитри диэлектрика нужно знать граничные условия.
Граничные условия для нормальных составляющих
_ _
Е и D.
Рассм. границу раздела двух диэлектриков.

Псть у 1) - 1
2) - 2
2 >1
Пусть на границе раздела
_
двух диэлектрикриков D направлен под углом .
_ _
Расскладываем D1 и D2 на состовляющие нормальную к поверхности и танген-циальную.
_ _ _
D1=D1n+D1
_ _ _
D2=D2n+D2
Для применен. Теор. Гаусса надо построить замен. поверх.
Нухно выбрать цилиндрич поверхн.

Найдем поток вектора эл. смещения через замкн. поверх.
ФD=D2nS - D1nS
Найдем алгебр. сумму зар. попавших внутрь.
D2nSD1nS=0
S0
1) D2n=D1n
Cогласно связи.
20E2n=10E1n
2) E1n/E2n =2/1
2) - втор. гранич. усл. показ. каково повидение Е на грпнице: En на границе раздела двух диэл. изменяется скачком.
Граничные условия для тангенц. состовляющей.
Для получ. этих гранич. усл. воспольз. теор.о циркуляции вектора напряженности электрич поля.
ѓЕd=0
L
Нужно построить четеж для
_
Е аналогично рис 1.
_ _ _ _
(1) - Е1 Е1=E1n+E1
_ _ _ _
(2) - Е2 Е2=E2n+E2

Для применения теор. о циркул. нужно выбрать замкн. контур. В качестве замкнутого контура выбираем прямоугольник стороны котор. границе раздела , высота h0.
АВ=CD=а
Направление обхода по часовой стрелке.
ѓЕd=0 L=ABCD
L
В каждой точке на расст AB E1  этому участку.
Поэтому циркуляция E1 на AB равна
B D
ѓЕd=E1d- E2d=0
L A C
E1a - E2a=0
a0
3) E1=E2
У вектора напряженности поля при переходе через границу раздела двух диэлектриков не меняется тангенциальная состовля-ющая.
D1/10=D2/20
Используя 3) и связь между
_ _
D и E получим:
4) D1/10=D2/20 - 4-ое условие .
На границе раздела двух диэлектриков тангенц.
_
сoставл. D изменися.
1,2,3,4 - условия позволяют правельно построить картину линий поля.
Закон преломления линий поля.
tg2=D2 /D2n td1=D1/D1n
tg2/tg1= D2D1n/ D2nD1= =D2 /D1=2/1
5) tg2/tg1=2/1 - зак. преломления линий поля.
Угол больше в той среде где  больше.
Из 5) следует гуще линии поля располож. В диэлектрике где  больше.

2< 1
Построить картину линий поля.

Активные диэлектрики.
(диэлектрики с особыми поляризационными свойства-ми.)
Мы рассматривали поляриза-цию однородных , изотроп-ных диэлектриков.
_ _
Ю=ж0Е
ж=const
При Е=0 у большенства диэл. Ю =0. (поляризация исчезает)
Сущ. диэлектрики с нелинейной зависемостью.
_ _
Ю от Е.
_ _
Ю ж0Е
2) Ю = f(E)
Это первый тип диэл. с особыми свойствами предста-вляет собой класс сигме-нтодиэлектриков.
У сигментодиэлектриков 2) представляет собой петлю гистерезиса.

Петля гистерезиса 1,2,3,4,5,6,1
Область 0,1 - область первич-
ной поляризации.
_ _
При уменьшении Е вектор Ю
убывоет по кривой 1,2,3.
_
При Е=0 в диэлектрике сох-
раняется остаточная поляри-
_
зация Ю 0.
_
Ю =0 в т. 3 т.е. при внеш. поле обратного направления.
 
Найти реферат, курсовые работы, доклад или диплом в интернете достаточно просто. Титульный лист реферата оформляется по госту и их бесплатно полным полно. Такие сайты как 5 баллов, allbest, bestreferat, bestreferat.ru просто кишат курсовыми и дипломами, скачать бесплатно без смс и прочей рекламы. Реферати українською (украина) и русский язык (россия) - культура человека похожа, основные проблемы у народов, а мы одни. Удачи в поисках!
Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru
Hosted by uCoz